PRESENTACION
Plan Estratégico del Estado de Baja California 2013-2019. Es el documento que define la visión del Estado con una perspectiva de largo plazo, basándose en la identificación de las dinámicas sociales y económicas que han propiciado su nivel actual de desarrollo, identificando tendencias, fortalezas y oportunidades que habrán de ser aprovechadas de manera integral y oportuna bajo criterios de sustentabilidad, así como las necesidades de infraestructura y servicios de acuerdo con los escenarios futuros definidos de acuerdo con las dinámicas poblacional y económica productivas proyectadas para la entidad. Los espacios arquitectónicos e instalaciones de las edificaciones inciden directamente en el bienestar social de la población, e influyen en el mejoramiento del nivel de vida de nuestra sociedad; Por ello, contar con edificios dignos y funcionales, es comprometernos por mejorar nuestro nivel de vida, y para lograrlo es importante adecuar nuestra legislación a las necesidades imperantes en el Estado y dotar a las autoridades correspondientes en el ámbito de su jurisdicción de elementos técnico-jurídicos necesarios que cubran su actuación en materia de Edificación en los aspectos de seguridad, riesgo y bienestar social, lineamientos y herramientas legales específicas y respetuosas respe tuosas de la autonomía municipal. Los artículos 27 y 115 de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, la Ley General de Asentamientos Humanos, la Constitución Política del Estado Libre y Soberano de Baja California, la Ley de Desarrollo Urbano del Estado de Baja California y la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California, constituyen el marco jurídico fundamental conforme al cual los tres órdenes de gobierno, con la participación de la sociedad, dentro de un esquema de concurrencia y responsabilidades compartidas, enfrentan la problemática de los asentamientos humanos y que toda edificación debe de cumplir, así como las demás disposiciones federales, estatales y municipales que concurran en el ámbito de aplicación de la legislación. La legislación urbana del Estado de Baja California, fija las normas básicas para reglamentar, autorizar, controlar y vigilar la urbanización de áreas y predios, así como la edificación de los mismos, las medidas necesarias tendientes a desalentar la especulación de predios y fincas contraria al interés social y establece que toda obra de edificación se regirá por la Ley y los Reglamentos municipales de edificación del Estado, y que los proyectos de las edificaciones deberán ser revisados por la autoridad competente, para verificar que reúnan los requisitos mínimos de seguridad estructural. Por lo anterior a efecto de contar con elementos técnico-jurídicos de los edificios, que cubran en materia de Edificación la actuación de las distintas dependencias y entidades de la administración pública, estatal y municipal, de las organizaciones sociales y de los habitantes dentro del Estado de Baja California, a iniciativa del
PRESENTACION
Plan Estratégico del Estado de Baja California 2013-2019. Es el documento que define la visión del Estado con una perspectiva de largo plazo, basándose en la identificación de las dinámicas sociales y económicas que han propiciado su nivel actual de desarrollo, identificando tendencias, fortalezas y oportunidades que habrán de ser aprovechadas de manera integral y oportuna bajo criterios de sustentabilidad, así como las necesidades de infraestructura y servicios de acuerdo con los escenarios futuros definidos de acuerdo con las dinámicas poblacional y económica productivas proyectadas para la entidad. Los espacios arquitectónicos e instalaciones de las edificaciones inciden directamente en el bienestar social de la población, e influyen en el mejoramiento del nivel de vida de nuestra sociedad; Por ello, contar con edificios dignos y funcionales, es comprometernos por mejorar nuestro nivel de vida, y para lograrlo es importante adecuar nuestra legislación a las necesidades imperantes en el Estado y dotar a las autoridades correspondientes en el ámbito de su jurisdicción de elementos técnico-jurídicos necesarios que cubran su actuación en materia de Edificación en los aspectos de seguridad, riesgo y bienestar social, lineamientos y herramientas legales específicas y respetuosas respe tuosas de la autonomía municipal. Los artículos 27 y 115 de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, la Ley General de Asentamientos Humanos, la Constitución Política del Estado Libre y Soberano de Baja California, la Ley de Desarrollo Urbano del Estado de Baja California y la Ley de Edificaciones del Estado de Baja California, constituyen el marco jurídico fundamental conforme al cual los tres órdenes de gobierno, con la participación de la sociedad, dentro de un esquema de concurrencia y responsabilidades compartidas, enfrentan la problemática de los asentamientos humanos y que toda edificación debe de cumplir, así como las demás disposiciones federales, estatales y municipales que concurran en el ámbito de aplicación de la legislación. La legislación urbana del Estado de Baja California, fija las normas básicas para reglamentar, autorizar, controlar y vigilar la urbanización de áreas y predios, así como la edificación de los mismos, las medidas necesarias tendientes a desalentar la especulación de predios y fincas contraria al interés social y establece que toda obra de edificación se regirá por la Ley y los Reglamentos municipales de edificación del Estado, y que los proyectos de las edificaciones deberán ser revisados por la autoridad competente, para verificar que reúnan los requisitos mínimos de seguridad estructural. Por lo anterior a efecto de contar con elementos técnico-jurídicos de los edificios, que cubran en materia de Edificación la actuación de las distintas dependencias y entidades de la administración pública, estatal y municipal, de las organizaciones sociales y de los habitantes dentro del Estado de Baja California, a iniciativa del
Ejecutivo del Estado a través de la Secretaría de Infraestructura y Desarrollo Urbano del Estado, los Municipios de Ensenada, Mexicali, Playas de Rosarito, Tecate, y Tijuana Baja California, y el apoyo de los Colegios de Arquitectos e Ingenieros Civiles del Estado, se elaboraron las presentes No rm as T é c n ic as Complementarias de la Ley de Edificaciones del Esta do, en materia Estructural “Diseño por Viento”, “Diseño y Construcción de Estructuras de Acero (Metálicas)”, (Metálicas)”, “Diseño y Construcción Construcción de Estructuras de Concreto”, “Diseño y Construcción de Estructuras de Madera”, normatividad que atiende los aspectos de seguridad y bienestar social, y refuerzan los objetivos, metas, políticas y estrategias en materia de desarrollo urbano establecidos en el Plan Estatal de Desarrollo para el mayor desenvolvimiento armónico e integral del Estado de Baja California y sus Municipios.
SECRETARIO DE INFRAESTRUCTURA Y DESARROLLO URBANO
MANUEL GUEVARA MORALES
NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS ESTRUCTURALES DE LA LEY DE EDIFICACIONES DEL ESTADO EN MATERIA DE: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE MADERA
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ÍNDICE Normas Técnicas Complementarias Para Diseño y Construcción de Estructuras de Madera .......................................................... DEFINICIONES ............................................. NOTACIÓN.................................................... 1. CONSIDERACIONES GENERALES ...... 1.1 Alcance .................................................... 1.2 Unidades ................................................. 1.3 Clasificación estructural ........................... 1.4 Dimensiones ............................................ 1.5 Contenido de humedad ........................... 1.6 Anchos de cubierta a considerar para soporte de cargas concentradas 1.7 Cargas vivas concentradas para diseño de pisos de madera 2. PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO 2.1 Métodos de diseño .................................. 2.2 Valores especificados de resistencias y rigideces 2.3 Factores de resistencia ........................... 2.4 Valores modificados de resistencias y rigideces 2.4.1 Factores de modificación para madera maciza y madera contrachapada 2.4.2 Factores de modificación para uniones . 2.5 Factor de comportamiento sísmico para estructuras de madera 2.6 Encharcamiento en techos planos........... 3. RESISTENCIAS DE DISEÑO DE MIEMBROS DE MADERA MACIZA 3.1 Miembros en tensión ............................... 3.2 Miembros bajo cargas transversales ....... 3.2.1 Requisitos generales ............................. 3.2.1.1 Claro de cálculo ........................ 3.2.1.2 Recortes.................................... 3.2.2 Resistencia a flexión ............................. 3.2.3 Estabilidad lateral .................................. 3.2.3.1 Requisitos generales ................ 3.2.3.2 Cálculo del factor de estabilidad lateral, 3.2.4 Resistencia a cortante ........................... 3.2.4.1 Sección crítica........................... 3.2.4.2 Resistencia a cortante de diseño 3.2.4.3 Factor de recorte, Kr ................. 3.3 Miembros sujetos a combinaciones de momento y carga axial de compresión 3.3.1 Requisito general .................................. 3.3.2 Resistencia a carga axial....................... 3.3.3 Efectos de esbeltez ............................... 3.3.3.1 Longitud sin soporte lateral ....... 358
3.3.3.2 Longitud efectiva ....................... 3.3.3.3 Limitaciones .............................. 3.3.4 Fórmula de interacción para flexión uniaxial 3.3.5 Determinación del momento amplificado en miembros restringidos lateralmente 3.3.6 Momentos en los extremos ................... 3.3.7 Momentos debidos a encorvadura ........ 3.3.8 Fórmula de interacción para flexión biaxial 3.4 Miembros sujetos a combinaciones de momento y carga axial de tensión 3.4.1 Momento uniaxial y tensión ................... 3.4.2 Momento biaxial y tensión ..................... 3.5 Compresión o aplastamiento actuando con un ángulo respecto a la fibra de la madera diferente de 0° ............................ 3.5.1 Resistencia a compresión perpendicular a la fibra ( =90°) 3.5.2 Efecto del tamaño de la superficie de apoyo 3.5.3 Cargas aplicadas a un ángulo con respecto a la dirección de la fibra
4. RESISTENCIA DE DISEÑO DE PLACAS DE MADERA CONTRACHAPADA 4.1 Requisitos del material ............................ 4.2 Orientación de los esfuerzos ................... 4.3 Resistencia a carga axial ......................... 4.3.1 Resistencia a tensión ............................ 4.3.2 Resistencia a compresión ..................... 4.3.3 Resistencia a tensión o compresión a un ángulo con la fibra de las chapas exteriores............................................... 4.4 Placas en flexión ..................................... 4.4.1 Flexión con cargas normales al plano de la placa 32 4.4.2 Flexión con cargas en el plano de la placa 4.5 Resistencia a cortante ............................. 4.5.1 Cortante en el plano de las chapas debido a flexión 4.5.2 Cortante a través del grosor .................. 4.6 Aplastamiento .......................................... 5. DEFLEXIONES ....................................... 5.1 Madera maciza ........................................ 5.2 Madera contrachapada ............................ 6. ELEMENTOS DE UNIÓN........................ 6.1 Consideraciones generales ..................... 6.1.1 Alcance.................................................. 6.1.2 Resistencia a cortante ........................... 6.2 Clavos ..................................................... 6.2.1 Alcance.................................................. 6.2.2 Configuración de las uniones ................ 6.2.3 Dimensionamiento de uniones clavadas con madera maciza 6.2.3.1 Resistencia lateral ..................... 6.2.3.2 Resistencia a extracción de clavos lanceros 6.2.4 Dimensionamiento de uniones clavadas con madera contrachapada 359
6.3 Pernos y pijas .......................................... 6.3.1 Requisitos comunes .............................. 6.3.1.1 Contacto entre las piezas unidas 6.3.1.2 Agujeros .................................... 6.3.1.3 Grupos de elementos de unión . 6.3.1.4 Rondanas .................................. 6.3.2 Requisitos particulares para pernos ...... 6.3.2.1 Consideraciones generales....... 6.3.2.2 Grosores efectivos de las piezas 6.3.2.3 Espaciamiento entre pernos ..... 6.3.3 Resistencia de uniones con pernos ....... 6.3.3.1 Resistencia lateral ..................... 6.3.3.2 Resistencia a cargas laterales y axiales combinadas 6.3.4 Requisitos particulares para pijas.......... 6.3.4.1 Consideraciones generales....... 6.3.4.2 Colocación de las pijas en las uniones 6.3.4.3 Penetración de las pijas ............ 6.3.5 Resistencia de uniones con pijas .......... 6.3.5.1 Resistencia a la extracción ....... 6.3.5.2 Resistencia lateral ..................... 6.4 Uniones con placas dentadas o perforadas 6.4.1 Consideraciones generales ................... 6.4.2 Dimensionamiento.................................
7. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7
EJECUCIÓN DE OBRAS........................ Consideraciones generales ..................... Normas de calidad................................... Contenido de humedad ........................... Protección a la madera ............................ Pendiente mínima de los techos.............. Tolerancias .............................................. Transporte y montaje ...............................
8. RESISTENCIA AL FUEGO ..................... 8.1 Medidas de protección contra fuego........ 8.1.1 Agrupamiento y distancias mínimas en relación a protección contra el fuego en viviendas de madera ............................. 8.1.2 Determinación de la resistencia al fuego de los elementos constructivos 8.1.3 Características de quemado superficial de los materiales de construcción 8.2 Diseño de elementos estructurales y ejecución de uniones 8.2.1 Diseño de elementos estructurales aislados 8.2.2 Ejecución de uniones ............................
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9. PANELES ESTRUCTURALES 9.1 Introduccion 9.2 Métodos de análisis y diseño 9.3 Resistencia lateral de los paneles de madera 9.4 Calculo de la deformación lateral del panel.
10. REFERENCIAS ....................................... APENDICE A – PROPIEDADES EFECTIVAS DE LA SECCIÓN PARA UNA SERIE DE COMBINACIONES ADECUADAS DE CHAPAS PARA PLACAS DE MADERA CONTRACHAPADA ............................... A.1 Aplicación ................................................ A.2 Propiedades de la sección ......................
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Normas Técnicas Complementarias Para Diseño y Construcción de Estructuras de Madera DEFINICIONES Columnas o postes Elementos estructurales sometidos predominantemente a cargas de compresión y que actúan en forma aislada por tener gran separación entre sí. Coníferas También llamadas gimnospermas. Árboles de hoja perenne en forma de aguja con semillas alojadas en conos. Su madera está constituida esencialmente por un tipo de células denominadas traqueidas. Contenido de humedad Peso del agua en la madera expresada como un porcentaje del peso de la madera anhidra. Contenido de humedad en equilibrio Contenido de humedad que alcanza la madera en condiciones estables de humedad relativa y temperatura.
Cubierta Duelas, tablas o placas de madera contrachapada que forman parte de sistemas de piso o techo y se apoyan sobre elementos de madera poco espaciados. Chapa Capa delgada de madera obtenida al desenrollar una troza en un torno especial o por rebanado de una troza. Factor de modificación de resistencia Factor que toma en cuenta el efecto que tiene sobre la resistencia alguna variable como la duración de carga, el contenido de humedad, el tamaño de la superficie de apoyo y otras. Factor de resistencia Factor, FR , aplicado a la resistencia de un miembro o conexión que toma en cuenta la variabilidad de las dimensiones, las propiedades del material, la calidad de la mano de obra, el tipo de falla y la incertidumbre en la predicción de resistencia. Fibra Término utilizado para designar al conjunto de los elementos celulares constitutivos de la madera. 362
Forro Sinónimo de cubierta. Latifoliadas También llamadas angiospermas. Árboles de hoja ancha que producen sus semillas dentro de frutos. Su madera está constituida por células denominadas vasos, fibras y parénquima. Madera clasificada estructuralmente Madera clasificada de acuerdo con la Norma Mexicana correspondiente: para madera de coníferas se aplica la norma NMX-C-239 y para el caso de madera de latifoliadas, la norma NMX-C-409-ONNCCE. Madera contrachapada Placa compuesta de un conjunto de chapas o capas de madera unidas con adhesivo, generalmente en número i r, en la cual las chapas adyacentes se colocan con la dirección de la fibra perpendicular entre sí. Madera húmeda Madera aserrada cuyo contenido de humedad es mayor que 18 por ciento. Madera seca Madera aserrada con un contenido de humedad igual o menor que 18 por ciento. Peso específico (Densidad) Peso por unidad de volumen. En el caso de la madera debe especificarse el contenido de humedad al que se determinaron el peso y el volumen. Peso específico básico (Densidad relativa o básica) Peso anhidro de la madera dividido entre su volumen saturado ya que es la relación del peso específico de la madera y el peso específico del agua que es igual a la unidad en el sistema métrico. Pies derechos Piezas ligeras de sección rectangular que generalmente forman parte de sistemas de muros. Orientación de las fibras Disposición de las fibras con respecto al eje longitudinal del tronco del árbol, cuya dirección puede ser: recta, inclinada, en espiral o entrelazada.
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Sistema de carga compartida Construcción compuesta de tres o más miembros esencialmente paralelos espaciados 610 mm o menos, de centro a centro, de tal manera arreglados o conectados que corten las cargas que actúan sobre el sistema. La resistencia de estos sistemas se modifica por el factor de modificación K c. Sistema de piso ligero Construcción formada por tres o más miembros aproximadamente paralelos y separados entre sí no más de 810 mm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien clavada u otro material que proporcione una rigidez equivalente. A estos sistemas se les aplican cargas concentradas definidas en el Reglamento. Valor especificado de resistencia Resistencia básica especificada en esta Norma para el cálculo de la resistencia de diseño. Valor modificado de resistencia El producto del valor especificado de resistencia por el factor de resistencia y los factores de modificación de la resistencia. Vigas Elementos de madera sometidos a flexión que actúan en forma aislada por tener una separación grande y no estar unidos por un material de cubierta que les permita compartir la carga. Viguetas Elementos ligeros de madera sometidos a flexión y que están colocados a distancias cortas (menores que 1.22 m) entre sí, unidos por una cubierta de duelas, o madera contrachapada. NOTACIÓN A área total de la sección, mm² (cm²) A1 área efectiva de la sección transversal de las chapas en la dirección considerada, mm² (cm²) Aa área de la superficie de apoyo por aplastamiento, mm² (cm²) Al superficie de apoyo de la pija igual a D lp , mm² (cm²) Am área bruta del elemento principal, mm² (cm²) An área neta del elemento igual a Am menos el área proyectada del material eliminado para conectores o cualquier otro tipo de corte, mm² (cm²) As suma de las áreas brutas de las piezas laterales, mm² (cm²) b ancho de la sección transversal, mm (cm) 364
C factor para obtener los valores efectivos de propiedades geométricas de madera contrachapada (tabla A.1) CH contenido de humedad (sección 1.5) Ck factor de esbeltez crítico (sección 3.2.3.2) Cm factor de corrección por condición de apoyo para la determinación del momento amplificado (sección 3.3.5) Cs factor de esbeltez (sección 3.2.3.2) D diámetro del conector, mm (cm) Do diámetro o lado de la rondana (tabla 6.3), mm (cm) d peralte de la sección, mm (cm) de peralte efectivo para determinación de la resistencia a cortante de un miembro con conectores (sección 6.1.2), mm (cm) dr profundidad del recorte (sección 3.2.4.3), mm (cm) E0.05 módulo de elasticidad correspondiente al 5° percentil, (kg/cm²) E0.50 módulo de elasticidad promedio, (kg/cm²) eb excentricidad por encorvadura, mm (cm) er longitud del recorte medido paralelamente a la viga desde el paño interior del apoyo más cercano hasta el extremo más alejado del recorte (sección 3.2.4.3), mm (cm) FR factor de resistencia f cu valor modificado de esfuerzo en compresión paralela a la fibra, (kg/cm²) f cu’ valor especificado de esfuerzo en compresión paralelo a la fibra, (kg/cm²) f f u valor modificado de esfuerzo en flexión, (kg/cm²) f f u’ valor especificado de esfuerzo en flexión, (kg/cm²) f nu valor modificado de esfuerzo en compresión perpendicular a la fibra, (kg/cm²) f nu’ valor especificado de esfuerzo en compresión perpendicular a la fibra, (kg/cm²) f ru valor modificado de esfuerzo cortante en el plano de las chapas, (kg/cm²) f ru’ valor especificado de esfuerzo cortante en el plano de las chapas, (kg/cm²) f tu valor modificado de esfuerzo en tensión paralela a la fibra, (kg/cm²) f tu’ valor especificado de esfuerzo en tensión paralelo a la fibra, (kg/cm²) f vgu valor modificado de esfuerzo cortante a través del grosor, (kg/cm²) f vgu’ valor especificado de esfuerzo cortante a través del grosor, (kg/cm²) f vu valor modificado de esfuerzo cortante paralelo a la fibra, (kg/cm²) f vu’ valor especificado de esfuerzo cortante paralelo a la fibra, (kg/cm²) G0.50 módulo de rigidez promedio, (kg/cm²) I momento de inercia de la sección, mm 4 (cm4) I1 momento de inercia efectivo en la dirección considerada, mm 4 (cm4) Ja factor de modificación para clavos lanceros Jd factor de modificación por duración de carga para uniones 365
Jdi Jdp Jg Jgc Jgp Jh Jm Jn Jp Ka Kc Kcl Kd Kh Kp Kr Kv k L Le Lu l lp
factor de modificación para clavos para diafragmas factor de modificación por doblado de la punta en clavos factor de modificación por grupo de conectores para pernos y pijas factor de modificación por grosor de piezas laterales en clavos factor de modificación por grosor de piezas laterales en pijas factor de modificación por contenido de humedad para uniones factor de modificación por momento en los apoyos de las armaduras factor de modificación por carga perpendicular a la fibra en pijas factor de modificación para clavos hincados paralelamente a la fibra factor de modificación por tamaño de la superficie de apoyo factor de modificación por comparticion de carga para sistemas de piso factor de modificación por clasificación para madera maciza de coníferas factor de modificación por duración de carga para dimensionamiento de secciones factor de modificación por contenido de humedad para dimensionamiento de secciones factor de modificación por peralte factor de modificación por recorte factor de modificación por condición de apoyo o compartición de carga en cortante factor para determinar la longitud efectiva de columnas (sección 3.3.3.2) longitud del claro, mm (cm) longitud efectiva de pandeo, mm (cm) longitud sin soporte lateral para columnas y vigas, mm (cm) longitud del clavo, mm (cm) longitud efectiva de penetración de la parte roscada de la pija en el miembro que recibe la punta, mm (cm) M1, M2 momentos actuantes en los extremos de columnas, (kg-cm) Mc momento amplificado que corresponde a la carga axial actuando conjuntamente con Mo , (kg-cm) Mo máximo momento sin amplificar que actúa sobre el miembro, (kg-cm) MP resistencia a flexión de diseño por cargas perpendiculares al plano de una placa de madera contrachapada, (kg-cm) MQ resistencia de diseño de una placa de madera contrachapada sujeta a flexión por cargas en su plano, (kg-cm) MR resistencia de diseño de miembros sujetos a flexión, (kg-cm) Mu momento último actuante de diseño en miembros sujetos a cargas transversales, (kgcm) MxR resistencia de diseño a momento respecto al eje X, (kg-cm) Mxu momento último actuante de diseño respecto al eje X, (kg-cm) Mxua momento amplificado respecto al eje X, (kg-cm) MyR resistencia de diseño a momento respecto al eje Y, (kg-cm) 366
Myu momento último actuante de diseño respecto al eje Y, (kg-cm) Myua momento amplificado respecto al eje Y, (kg-cm) NR resistencia de diseño de miembros sujetos a compresión perpendicular a la fibra o normal al plano de placas contrachapadas, (kg) Nru resistencia lateral de diseño de una unión, (kg) NR resistencia a compresión de diseño sobre un plano con un ángulo respecto a las fibras, (kg) Nu resistencia lateral modificada por elemento de unión, (kg) Nu’ resistencia lateral especificada por elemento de unión, (kg) n número de elementos de unión np número de planos de cortante Pcr carga crítica de pandeo (sección 3.3.5), (kg) Ppu resistencia lateral modificada por elemento de unión para cargas paralelas a la fibra, (kg) Ppu’ resistencia especificada por elemento de unión para cargas paralelas a la fibra, (kg) PR resistencia a compresión de diseño de un elemento, (kg) Pre resistencia a la extracción de diseño de un grupo de pijas hincadas perpendicularmente a la fibra (sección 6.3.5.1), (kg) Pru resistencia lateral de diseño de una unión para cargas paralelas a la fibra, (kg) Pu carga axial última de diseño que actúa sobre un elemento, (kg) Q factor de comportamiento sísmico Qpu resistencia modificada por elemento de unión para cargas perpendiculares a la fibra, (kg) Qpu’ resistencia especificada por elemento de unión para cargas perpendiculares a la fibra, (kg) Qru resistencia lateral de diseño para cargas perpendiculares a la fibra, (kg) r radio de giro mínimo de la sección, mm (cm) S módulo de sección, mm³ (cm³) S1 módulo de sección efectivo en la dirección considerada, mm³ (cm³) TR resistencia de diseño a tensión de un miembro, (kg) Tu carga de tensión última actuando sobre el elemento, (kg) t grosor neto de la placa de madera contrachapada, mm (cm) t1 grosor de la pieza lateral del lado de la cabeza del elemento de unión, mm (cm) te grosor efectivo de la placa de madera contrachapada, mm (cm) to grosor de la rondana, mm (cm) VR resistencia a cortante de diseño, (kg) VR1 resistencia a cortante de diseño en el plano de las chapas para madera contrachapada sujeta a flexión, (kg) VR2 resistencia a cortante de diseño a través del grosor en placas de madera contrachapada, (kg) Ye resistencia en extracción modificada para pijas, (kg/cm²) 367
Ye’ resistencia en extracción especificada para pijas, (kg/cm²) Yu resistencia lateral modificada para cargas paralelas a la fibra en pijas, (kg/cm²) Yu’ resistencia lateral especificada para cargas paralelas a la fibra en pijas, (kg/cm²) densidad relativa igual a peso anhidro / volumen verde factor de amplificación de momentos en elementos a flexocompresión ángulo formado entre la dirección de la carga y la dirección de la fibra factor de estabilidad lateral en vigas (sección 3.2.3)
1. CONSIDERACIONES GENERALES 1.1 Alcance Estas disposiciones son aplicables a elementos estructurales de madera aserrada de cualquier especie, cuya densidad relativa promedio, , sea igual o superior a 0.35, y a elementos estructurales de madera contrachapada. Para efectos de las presentes Normas, las maderas usuales en la construcción se clasifican en coníferas y latifoliadas. Las latifoliadas se subdividen en los cuatro grupos siguientes de acuerdo con los valores de su módulo de elasticidad correspondiente al quinto percentil, E 0.05 para madera seca, cuyo contenido de humedad es igual o menor que 18 por ciento.
Tabla 1.1 Grupos de maderas latifoliadas
Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV
Intervalo de valores de E 0.05 (kg/cm²) (mayor que 120 000) (90 000 a 119 000) (75 000 a 89 000) (45 000 a 74 000)
El valor de E0.05 deberá ser determinado experimentalmente con piezas de tamaño estructural. Los proyectos de elementos estructurales a base de madera no cubiertos por estas Normas, tales como la madera laminada encolada y los diversos tipos de tableros (con excepción de los de madera contrachapada) podrán ser realizados con el uso de normas internacionales reconocidas.
1.2 Unidades Las disposiciones de estas Normas se presentan en unidades en sistema métrico (cuyas unidades básicas son metro, kilogramo fuerza y segundo).
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1.3 Clasificación estructural Para que sean aplicables los valores de diseño propuestos en estas Normas, las maderas de coníferas deberán clasificarse de acuerdo con la norma NMX-C- 239 (ref. 1) “Calificación y clasificación visual para madera de pino en usos estructurales”, la cual est ablece dos clases de madera estructural, A y B. Las maderas de latifoliadas deberán clasificarse de acuerdo con la norma MNX-C-409-ONNCCE (ref. 2).
1.4 Dimensiones Para efectos de dimensionamiento se utilizarán con preferencia las secciones especificadas en la norma NMX-C-224-ONNCCE (ref. 3) “Dimensiones de la madera aserrada para su uso en la construcción”. Para piezas con dimensiones mayores que las cubiertas en la norma
citada y, en general, para secciones que no se ajusten a ellas deberá utilizarse la sección real en condición seca.
1.5 Contenido de humedad El contenido de humedad, CH, se define como el peso original menos el peso anhidro dividido entre el peso anhidro y se expresa en porcentaje. Se considera madera seca a la que tiene un contenido de humedad igual o menor que 18 por ciento, y húmeda, a aquella cuyo contenido de humedad es superior a dicho valor. El valor máximo admisible se limita a 50 por ciento.
1.6 Anchos de cubierta a considerar para soporte de cargas concentradas Para el diseño de cubiertas se considerarán como anchos, b, de la sección que soporta las cargas vivas concentradas indicadas en la sección 1.7, los valores de la tabla 1.2, tanto para el cálculo de resistencia como de deflexión.
Tabla 1.2 Anchos, b, para soporte de cargas concentradas en cubiertas Condición b 1 Duelas a tope Ancho de una duela Duelas 2 ancho de una duela + 150 mm, pero 2 machihembradas no más de 450 mm Madera contrachapada 610 mm 3 1
Grosor mínimo 19 mm; Grosor mínimo 13 mm; 3 Grosor mínimo 9 mm. 2
1.7 Cargas vivas concentradas para diseño de pisos de madera Para el diseño de pisos ligeros de madera se deberán tomar en consideración las disposiciones señaladas las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones. 369
2. PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO 2.1 Métodos de diseño El diseño de elementos de madera y de los dispositivos de unión requeridos para formar estructuras se llevará a cabo según los criterios de estados límite establecidos en las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, que fija los requisitos que deben satisfacerse en cuanto a seguridad y comportamiento en condiciones de servicio. El diseño podrá efectuarse por medio de procedimientos analíticos o experimentales. Para efectos de diseño se especificarán las propiedades mecánicas según la dirección paralela o perpendicular a la fibra. Las especies para el diseño son las registradas de acuerdo al agrupamiento de maderas para uso estructural de la norma En el diseño por métodos analíticos las acciones internas se determinarán considerando que los elementos estructurales y las estructuras tienen un comportamiento lineal elástico.
2.2 Valores especificados de resistencias y rigideces La tabla 2.1 proporciona valores especificados de resistencia y rigidez para madera de coníferas, para las clases estructurales A y B. La tabla 2.2 contiene valores especificados para los cuatro grupos de maderas de latifoliadas. La tabla 2.3 contiene valores especificados de resistencia y rigidez para madera contrachapada de especies de coníferas. Los valores de las tablas corresponden a condición seca.
Tabla 2.1 Valores especificados de resistencias y módulos de elasticidad de maderas de especies coníferas, (kg/cm²) Clase Flexión f fu’ Tensión paralela a la fibra f tu’ Compresión paralela a la fibra f cu’ Compresión perpendicular a la fibra f nu’ Cortante paralelo a la fibra f vu’ Módulo de elasticidad promedio E0.50
A 170 115 120 40 15
B 100 70 95 40 15
100 000
80 000
Módulo de elasticidad correspondiente al 5º percentil
65 000
50 000
370
E0.05
Tabla 2.2 Valores especificados de resistencias y módulos de elasticidad de maderas de especies latifoliadas, (kg/cm²) Grupo Flexión
f fu’
I 310
II 230
III 160
IV 80
Tensión paralela a la fibra Compresión paralela a la fibra Compresión perpendicular a la fibra Cortante paralelo a la fibra Módulo de elasticidad promedio Módulo de elasticidad correspondiente al 5 o percentil
f tu’ f cu’ f nu’
205 225 75
160 170 55
110 125 40
55 60 20
f vu’ E0.50
25 170 000
20 120 000
15 90 000
10 70 000
E0.05
120 000
90 000
75 000
45 000
Tabla 2.3 Valores especificados de resistencias, módulo de elasticidad y módulo de rigidez de madera contrachapada de especies coníferas, (kg/cm²) Flexión Tensión Tensión: fibra en las chapas exteriores perpendicular al esfuerzo (3 chapas) Compresión En el plano de las chapas Perpendicular al plano de la chapas Cortante A través del grosor En el plano de las chapas Módulo de elasticidad promedio Módulo de rigidez promedio
f fu’ f tu’ f tu’
170 150 90
f cu’ f nu’
160 25
f gvu’ f ru’
25 10
E0.50
110 000
G0.50
5 000
2.3 Factores de resistencia La tabla 2.4 indica los factores de resistencia, F R , para madera maciza y madera contrachapada. Los factores de resistencia correspondientes a las uniones en estructuras de madera se tomarán igual a 0.7 en todos los casos. 371
Tabla 2.4 Factores de resistencia para madera maciza y madera contrachapada, FR Acción Flexión Tensión paralela Compresión paralela y en el plano de las chapas Compresión perpendicular Cortante paralelo, a través del espesor y en el plano de las chapas
Producto Madera Madera maciza contrachapada 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7
0.7
0.9
0.9
0.7
0.7
2.4 Valores modificados de resistencias y rigideces En los cálculos de las resistencias y deformaciones de diseño de los miembros o uniones se tomará como resistencia o módulo de elasticidad del material o el elemento de unión el valor modificado que resulta de multiplicar el valor especificado correspondiente por los factores de modificación apropiados, según las secciones 2.4.1 y 2.4.2.
2.4.1 Factores de modificación para madera maciza y madera contrachapada Kh factor por contenido de humedad (tabla 2.5). Kd factor por duración de carga (tabla 2.6). Kc factor por compartición de carga igual a 1.15. Aplicable en sistemas formados por tres o más miembros paralelos, separados 610 mm centro a centro, o menos, dispuestos de tal manera que soporten la carga conjuntamente. Kp factor por peralte (tabla 2.7). Aplicable a secciones que tengan un peralte d, menor o igual a 140mm. Kcl factor por clasificación (madera maciza de coníferas únicamente) (tabla 2.8). Kv factor por condición de apoyo o compartición de carga en cortante (sección 3.2.4.2). Kr factor por recorte (sección 3.2.4.3). Ka factor por tamaño de la superficie de apoyo (tabla 2.9).
372
Tabla 2.5 Factores de modificación por contenido de humedad,Kh (aplicables cuando CH 18 %) Concepto a) Madera maciza de coníferas Flexión y tensión paralela a la fibra Compresión paralela a la fibra Compresión perpendicular a la fibra Cortante paralelo a la fibra Módulo de elasticidad
1.00 0.80 0.45 0.70 1.00
b) Madera maciza de latifoliadas Flexión y tensión paralela a la fibra Compresión paralela a la fibra Compresión perpendicular a la fibra Cortante paralelo a la fibra Módulo de elasticidad
1.00 0.80 0.45 0.85 1.00
c) Madera contrachapada Flexión, tensión, cortante a través del grosor y en el plano de las chapas Compresión paralela y perpendicular a la cara, Módulos de elasticidad y rigidez
Kh
0.80 0.60 0.85
2.4.2 Factores de modificación para uniones Jh Jg Jd Jgp Jdi Jgc Ja Jp Jn Jdp
factor por contenido de humedad (tabla 2.10). factor por hilera de elementos para pernos y pijas (tabla 2.11). factor por duración de carga (tabla 2.12). factor por grosor de piezas laterales en pernos y pijas (tabla 2.13). factor para clavos para diafragmas igual a 1.3. factor por grosor de piezas laterales en clavos (tabla 2.14). factor para clavos lanceros (tabla 2.15). factor para clavos hincados paralelamente a la fibra igual a 0.6. factor por carga perpendicular a la fibra en pijas (tabla 2.16). factor por doblado de la punta en clavos (tabla 2.17).
373
Tabla 2.6 Factores de modificación por duración de carga (aplicables para madera maciza y madera contrachapada)1, Kd Condición de carga Carga continua Carga normal: carga muerta más carga viva Carga muerta más carga viva en cimbras, obras falsas y techos (pendiente < 5%) Carga muerta más carga viva más viento o sismo, y carga muerta más carga viva en techos (pendiente 5%) Carga muerta más carga viva más i cto
Kd 0.90 1.00 1.25 1.33 1.60
1
No son aplicables a los módulos de elasticidad.
Tabla 2.7 Factores de modificación por peralte, Kp, aplicables a secciones que tengan un peralte, d 140 mm Concepto Flexión Tensión y compresión paralelas a la fibra Compresión perpendicular a la fibra Cortante paralelo a la fibra Módulo de elasticidad
Kp 1.25 1.15 1.00 1.50 1.10
Tabla 2.8 Factores de modificación por clasificación para madera maciza de coníferas1, Kc1 Regla de clasificación (Según NMX-C239)
Kc1
a) Para valores especificados de resistencia Regla general 2 Reglas especiales 3 Regla industrial 4
0.80 1.00 1.25
b) Para valores de módulo de elasticidad 0.90 Regla general 2 1.00 Reglas especiales 3 1.15 Regla industrial 4 1
Usar siempre Kc1= 1.0 para madera de latifoliadas; Aplicable a cualquier sección transversal especificada en la ref. 3; 3 Aplicables a secciones transversales particulares: todas las de 38 mm de grosor y las de 87 87 mm y 87 190 mm, únicamente cuando se utilicen de canto; 4 Aplicable a secciones transversales de 38 mm de grosor únicamente cuando se utilicen de canto. 2
374
Tabla 2.9 Factores de modificación por tamaño de la superficie de apoyo1, Ka Longitud de apoyo o diámetro de rondana, mm 15 o menor 25 40 50 75 100 150 o mayor
Ka 1.80 1.40 1.25 1.20 1.15 1.10 1.00
1
Este factor es aplicable solamente cuando la superficie de apoyo diste por lo menos 80 mm del extremo del miembro.
2.5 Factor de comportamiento sísmico para estructuras de madera De acuerdo con el Capítulo 5 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo, podrán utilizarse los siguientes valores de Q para estructuras cuya resistencia a fuerzas horizontales sea suministrada por sistemas estructurales a base de elementos de madera: a) Q = 3.0 para diafragmas construido con madera contrachapada, diseñados de acuerdo con lo indicado en los Capítulos 4 y 6 de estas Normas; b) Q = 2.0 para diafragmas construido con duelas inclinadas y para sistemas de muros formados por duelas de madera horizontales o verticales combinadas con elementos diagonales de madera maciza; y c) Q = 1.5 para marcos y armaduras de madera maciza.
Tabla 2.10 Factor de modificación por contenido de humedad en uniones, Jh Condición de la Seca Húmeda madera cuando CH>18 % CH18 % se fabrica la junta Condición de Seca Húmeda Seca Húmeda servicio Pernos y pijas Compresión paralela a la 1.0 0.67 1.0 0.67 fibra Compresión perpendicular y pijas en extracción Clavos
1.0
0.67
0.4
0.27
1.0
0.67
0.8
0.67
375
Tabla 2.11 Factor de modificación por grupo de conectores para pernos y pijas1, Jg a) Para piezas laterales de madera Relación La menor de A m o As, mm² de áreas (cm²) 2 0.5
1.0
8 000 8 000 a 18 000 18 000 a 42 000 mayor que 42 000 8 000 8 000 a 18 000 18 000 a 42 000 mayor que 42 000
(80) (80 a 180) (180 a 420) (mayor que 420) (80) (80 a 180) (180 a 420) (mayor que 420)
Número de conectores de una hilera 2 1.00 1.00 1.00
3 0.92 0.95 0.98
4 0.84 0.88 0.96
5 0.76 0.82 0.92
6 0.68 0.75 0.87
7 0.61 0.68 0.83
8 0.55 0.62 0.79
1.00
1.00
0.98
0.95
0.91
0.88
0.85
1.00 1.00 1.00
0.97 0.98 1.00
0.92 0.94 0.99
0.85 0.89 0.96
0.78 0.84 0.92
0.71 0.78 0.89
0.65 0.72 0.85
1.00
1.00
1.00
0.99
0.96
0.93
0.91
5 0.80
6 0.73
7 0.67
8 0.61
0.82
0.75
0.69
0.63
0.88
0.82
0.77
0.71
0.93
0.89
0.85
0.81
0.96
0.93
0.90
0.87
b) Para piezas laterales metálicas Am, mm² (cm²) 2 3 4 16 000 a (160 a 260) 1.00 0.94 0.87 26 000 26 000 a (260 a 420) 1.00 0.95 0.89 42 000 42 000 a (420 a 760) 1.00 0.97 0.93 76 000 76 000 a (760 a 1 300) 1.00 0.98 0.96 130000 mayor que (mayor que 1.00 0.99 0.98 130000 1300) 1 Interpolar para valores intermedios; 2 Relación de áreas Am/As o As/Am, la que resulte menor, donde: Am Área bruta del miembro principal; y As Suma de las áreas brutas de los miembros laterales.
376
Tabla 2.12 Factor de modificación por duración de carga en uniones, Jd Condición de carga Carga continua Carga normal: carga muerta más carga viva Carga muerta más carga viva en cimbras, obras falsas y techos (pendiente < 5 %) Carga muerta más carga viva más viento o sismo y carga muerta más carga viva en techos (pendiente 5 %) Carga muerta más carga viva más i cto
Jd 0.90 1.00 1.25 1.33 1.60
Tabla 2.13 Factor de modificación por grosor de piezas laterales de madera y metálicas para pernos y pijas, Jgp Para piezas laterales de madera en pijas 1 Para piezas metálicas en pernos y pijas
1.00 0.60
3.5D
2.0D 1.50
1
Para valores intermedios de grosores de piezas laterales hacer una interpolación lineal; dondeD es el diámetro de la pija.
Tabla 2.14 Factor de modificación por grosor de piezas laterales de madera para clavos, Jgc Grosor de la pieza lateral l/3 l/6
1
Jgc 1.00 0.50
1
Para valores intermedios de grosores de piezas laterales hacer una interpolación lineal; donde la longitud del clavo.
Tabla 2.15 Factor de modificación para clavos lanceros, Ja Condición de carga Clavo lancero Clavo normal
Ja 0.80 1.00
Tabla 2.16 Factor de modificación por carga lateral perpendicular a las fibras para pijas, Jn me ro e a p a, mm 6.4 9.5 12.7 15.9 19.1 22.2 25.4 377
n
0.97 0.76 0.65 0.60 0.55 0.52 0.50
Tabla 2.17 Factor de modificación por doblado de la punta de clavos, Jdp Condición Cortante simple Cortante doble1
Jdp 1.6 2.0
1
Las piezas laterales deberán tener un grosor cuando menos igual a la mitad del grosor de la pieza central. Para estructuras de madera del grupo B podrá utilizarse el método simplificado de análisis indicado en el Capítulo 7 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo con los coeficientes sísmicos reducidos de la tabla 7.1 tomando los valores correspondientes a muros de piezas macizas para los diafragmas construidos con madera contrachapada y los correspondientes a muros de piezas huecas para los diafragmas construidos con duelas inclinadas y para los sistemas de muros formados por duelas de madera horizontales o verticales combinadas con elementos diagonales de madera maciza. Para el caso de marcos y armaduras de madera maciza, deberá utilizarse el análisis estático (Capítulo 8 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo del Municipio de Mexicali).
2.6 Encharcamiento en techos planos Cada porción del techo deberá diseñarse para sostener el peso del agua de lluvia que pudiera acumularse sobre ella si el sistema de drenaje estuviera bloqueado. esto
3. RESISTENCIAS DE DISEÑO DE MIEMBROS DE MADERA MACIZA 3.1 Miembros en tensión La resistencia de diseño, T R , de miembros sujetos a tensión paralela a la fibra se obtendrá por medio de la expresión TR = FR f tu An (3.1) donde f tu = f tu’ KhKd KcKpKcl ; (secciones 2.4 y 2.4.1); An área neta; y FR factor de resistencia que se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4). El área neta se define como la que resulta de deducir de la sección bruta el área proyectada del material eliminado para taladros o para otros fines. En miembros con taladros en tresbolillo para pernos o pijas se considerarán en la sección crítica analizada los taladros adyacentes cuya separación sea, igual o menor que ocho diámetros.
378
3.2 Miembros bajo cargas transversales 3.2.1 Requisitos generales 3.2.1.1
Claro de cálculo
Para vigas simplemente apoyadas el claro de cálculo se tomará como la distancia entre los paños de los apoyos más la mitad de la longitud requerida en cada apoyo para que no se exceda la resistencia al aplastamiento definida en la sección 3.5.1. En vigas continuas, el claro de cálculo se medirá desde los centros de los apoyos continuos. 3.2.1.2
Recortes
Se permiten recortes, rebajes o ranuras siempre que su profundidad no exceda de un cuarto del peralte del miembro en los apoyos ni de un sexto del peralte en las porciones alejadas de los apoyos y que queden fuera del tercio medio. La longitud de recortes alejados de los apoyos se limita a un tercio del peralte.
3.2.2 Resistencia a flexión La resistencia de diseño, M R , de miembros sujetos a flexión se obtendrá por medio de la expresión MR = FRf f u S
(3.2)
donde f f u = f f u’ KhKd KcKpKcl (secciones 2.4 y 2.4.1); S módulo de sección; factor de estabilidad lateral según la sección 3.2.3; y FR se tomará igual a 0.8 (tabla 2.4).
3.2.3 Estabilidad lateral 3.2.3.1
Requisitos generales
Para vigas sin soportes laterales en sus apoyos que impidan la traslación y la rotación de sus extremos, el factor de estabilidad lateral, , podrá tomarse igual a la unidad, si la relación entre el peralte y el grosor de la viga no excede de 1.0. Cuando dicha relación es mayor que 1.0 deberá proporcionarse soporte lateral en los apoyos de manera que se impida la traslación y la rotación de los extremos de la viga; el valor de se determinará de acuerdo con la sección 3.2.3.2, excepto en los casos en que se cumplan las condiciones dadas en la tabla 3.1, cuando puede tomarse la unidad como valor de . Las reglas de las secciones siguientes son aplicables a miembros sujetos tanto a flexión simple como a flexocompresión. 3.2.3.2
Cálculo del factor de estabilidad lateral,
a) Longitud sin soporte lateral, L u 379
Cuando no existan soportes laterales intermedios, la longitud sin soportes laterales, L u , se tomará como la distancia centro a centro entre apoyos; en voladizos, se tomará como su longitud. Cuando existan viguetas perpendiculares a la viga, conectadas a ésta de manera que impidan el desplazamiento lateral de la cara de compresión, L u , se tomará como el espaciamiento máximo entre viguetas. Cuando la cara de compresión de la viga esté soportada en toda su longitud de manera que los desplazamientos laterales queden impedidos, L u podrá tomarse igual a cero. Para poder considerar que la cubierta proporciona suficiente restricción lateral deberá estar firmemente unida a la viga y a los miembros periféricos de manera que se forme un diafragma rígido.
Tabla 3.1 Relaciones d/b máximas admisibles para las cuales puede tomarse = 1 Condición de soporte lateral
1
a) Cuando no existan soportes laterales intermedios b) Cuando el miembro se mantenga soportado lateralmente por la presencia de cuando menos una vigueta o tirante al centro del claro c) Cuando la cara de compresión del miembro se mantenga soportada lateralmente por medio de una cubierta de madera contrachapada o duela, o por medio de viguetas con espaciamiento 610 mm d) Cuando se cumplan las condiciones del inciso c, y además exista bloqueo o arrostramiento lateral a distancias no superiores a 8 d e) Cuando la cara de compresión como la de tensión se mantenga eficazmente soportada lateralmente 1
Relación máxima d/b 4.0
5.0
6.5
7.5
9.0
En todos los casos deberá existir soporte lateral en los apoyos de manera que se impida la traslación y la rotación de la viga.
b) Factor de esbeltez, Cs 380
El factor de esbeltez, C s, se determinará con la expresión C s
Lu d
b2
(3.3)
c) Determinación del factor de estabilidad lateral, El valor del factor de estabilidad lateral, , se determinará como sigue: 1) 2)
Cuando Cs6, el valor de se tomará igual a la unidad. Cuando 6
C 1 0.3 s C k
(3.4)
donde C k
3)
E 0.05 f fu
(3.5)
Cuando Cs>Ck el valor de se determinará con la expresión 2
C 0.7 k C s (3.6) No se admitirán vigas cuyo factor de esbeltez, Cs, sea superior a 30. 3.2.4 Resistencia a cortante 3.2.4.1
Sección crítica
La sección crítica para cortante de vigas se tomará a una distancia del apoyo igual al peralte de la viga. 3.2.4.2
Resistencia a cortante de diseño
La resistencia a cortante de diseño, V R , en las secciones críticas de vigas se obtendrá por medio de la expresión V R
F R f vu b d 1.5
(3.7)
donde f vu = f vu’ KhKd Kc Kr Kv (secciones 2.4 y 2.4.1); y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4). Podrá considerarse Kv = 2 en los siguientes casos: 381
a) En las secciones críticas de apoyos continuos; y b) En todas las secciones críticas de vigas de sistemas estructurales con compartición de carga. En todos los demás casos Kv = 1.0. 3.2.4.3
Factor de recorte, Kr
El factor de recorte, Kr , se calculará de acuerdo con las siguientes expresiones: a) Recorte en el apoyo en la cara de tensión 2
d K r 1 r d b) Recorte en el apoyo en la cara de compresión y e r d K r 1
(3.8)
d r d
(3.9)
c) Recorte en el apoyo en la cara de compresión cuando e r < d K r 1
d r er d d d r
(3.10)
3.3 Miembros sujetos a combinaciones de momento y carga axial de compresión 3.3.1 Requisito general Toda columna deberá dimensionarse como miembro sujeto a flexocompresión independientemente de que el análisis no haya indicado la presencia de momento.
3.3.2 Resistencia a carga axial La resistencia a compresión de diseño, P R , que deberá usarse en las fórmulas de interacción de las secciones 3.3.4 y 3.4.2 se obtendrá por medio de la expresión PR = FRf cu A
(3.11)
donde f cu = f cu’ KhKd KcKpKcl (secciones 2.4 y 2.4.1); A área de la sección; y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
382
3.3.3 Efectos de esbeltez Los efectos de esbeltez se tomarán en cuenta a través de la amplificación de momentos de acuerdo con lo previsto en la sección 3.3.5. En el caso de columnas compuestas de dos o más elementos, la esbeltez se considerará de manera independiente para cada elemento a no ser que se prevea un dispositivo que una los extremos de los elementos rígidamente y espaciadores adecuados. 3.3.3.1
Longitud sin soporte lateral
La longitud sin soporte lateral, L u , de miembros bajo compresión se tomará como la distancia centro a centro entre soportes laterales capaces de proporcionar una fuerza de restricción lateral por lo menos igual al cuatro por ciento de la carga axial sobre el miembro. Esta fuerza también deberá ser suficiente para resistir los efectos de los momentos en los extremos y las cargas laterales que pudieran existir. 3.3.3.2
Longitud efectiva
Los miembros en compresión se dimensionarán considerando una longitud efectiva, L e = k Lu . Para miembros bajo compresión arriostrados contra desplazamientos laterales se tomará k = 1.0, salvo que se justifique un valor menor. Para miembros en compresión sin arriostramiento contra desplazamientos laterales, k se determinará por medio de un análisis. 3.3.3.3
Limitaciones
a) Para miembros no arriostrados, los efectos de esbeltez podrán despreciarse si k Lu r
40
donder es el radio de giro mínimo de la sección. b) Para miembros arriostrados, los efectos de esbeltez podrán despreciarse si k Lu r
60 20
M 1 M 2
donde M1, M2 momentos actuantes en los extremos multiplicados por el factor de carga apropiado; M1 momento menor y se considera negativo cuando M1 y M 2 producen curvatura doble; y M2 momento mayor y siempre se considera positivo. c) No se admiten valores de k Lu / r superiores a 120.
383
3.3.4 Fórmula de interacción para flexión uniaxial Los miembros sujetos a compresión y flexión uniaxial deberán satisfacer la siguiente condición P u P R
M c M R
1
(3.12)
donde Mc momento amplificado que se aplicará para diseño con la carga axial Pu ; y Pu carga axial última de diseño que actúa sobre el elemento y es igual a la carga de servicio multiplicada por el factor de carga apropiado.
3.3.5 Determinación del momento amplificado en miembros restringidos lateralmente El valor de Mc se determinará por medio del siguiente procedimiento: Mc = Mo M2
(3.13)
donde Mo máximo momento sin amplificar que actúa sobre el miembro en compresión y es igual al momento de servicio multiplicado por el factor de carga apropiado; y δ
1
C m P u
P cr
(3.14)
El valor de la carga crítica de pandeo Pcr se obtendrá con la expresión P cr F R
² E 0.05 I (k Lu ) 2
K p K cl
(3.15)
donde FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4). Para miembros restringidos contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos, el valor de Cm podrá tomarse igual a C m
0.6 0.4
M 1 M 2
0.4
(3.16) dondeM1 y M2 tienen el mismo significado que en la sección 3.3.3.3. Para otros casos tómese Cm =1.0.
384
3.3.6 Momentos en los extremos Todos los miembros bajo compresión deberán dimensionarse para una excentricidad en cada extremo igual al mayor de los siguientes valores a) La correspondiente al máximo momento asociado a la carga axial; o b) 0.05 de la dimensión del miembro paralela al plano de flexión considerado. Se supone que esta excentricidad ocasiona flexión uniaxial y curvatura simple únicamente.
3.3.7 Momentos debidos a encorvadura Todos los miembros bajo compresión deberán dimensionarse para una excentricidad eb
Lu
(3.17) considerando que dicha excentricidad se presenta a la mitad de la distancia entre soportes laterales. Se considerará que los momentos por encorvadura actúan en el mismo plano y en el mismo sentido que los momentos de la sección 3.3.6. 300
3.3.8 Fórmula de interacción para flexión biaxial Cuando un miembro bajo compresión se encuentre sujeto a flexión respecto a ambos ejes principales, el momento de diseño respecto a cada eje se amplificará multiplicando por , calculada de acuerdo con las condiciones de restricción y rigidez a la flexión respecto al eje en cuestión. Los miembros bajo compresión sujetos a flexión biaxial deberán satisfacer la siguiente condición P u M xua M yua P R
M xR
M yR
1
(3.18)
donde Mxua Myua MxR MyR
momento amplificado de diseño respecto al eje X; momento amplificado de diseño respecto al eje Y; momento resistente de diseño respecto al eje X; y momento resistente de diseño respecto al eje Y
3.4 Miembros sujetos a combinaciones de momento y carga axial de tensión 3.4.1 Momento uniaxial y tensión Los miembros sujetos a momento uniaxial y tensión deberán satisfacer la siguiente condición 385
T u T R
M u M R
1
(3.19) donde los numeradores son acciones de diseño y los denominadores son resistencias de diseño.
3.4.2 Momento biaxial y tensión Los miembros sujetos a momento biaxial y tensión deberán satisfacer la siguiente condición T u T R
M xu
M yu
M xR M yR
1
(3.20)
donde Mxu momento último actuante de diseño respecto al eje X; Myu momento último actuante de diseño respecto al eje Y; MxR momento resistente de diseño respecto al eje X; y MyR momento resistente de diseño respecto al eje Y.
3.5 Compresión o aplastamiento actuando con un ángulo madera diferente de 0° 3.5.1 Resistencia fibra ( =90°)
a
compresión
respecto a la fibra de la
perpendicular
a
la
La resistencia de diseño, N R , de miembros sujetos a compresión perpendicular a la fibra se obtendrá por medio de la siguiente expresión NR = FRf nu Aa (3.21) donde f nu = f nu’ KhKd KcKa (secciones 2.4 y 2.4.1); Aa área de la superficie de apoyo; y FR se tomará igual a 0.9 (tabla 2.4).
3.5.2 Efecto del tamaño de la superficie de apoyo Cuando la longitud de una superficie de apoyo o el diámetro de una rondana sea menor que 150 mm y ninguna porción de dicha superficie se encuentre a menos de 80 mm del extremo del miembro, la resistencia al aplastamiento podrá modificarse con el factor K a de la tabla 2.9 (sección 2.4.1). 3.5.3 Cargas aplicadas a un ángulo con respecto a la dirección de la fibra La resistencia a compresión de diseño, NR , sobre un plano con un ángulo respecto a la fibra se obtendrá por medio de la siguiente expresión
386
N R
F R
f cu f nu f cu sen ² f nu cos ²
(3.22)
dondeFR se tomará igual a 0.9.
4. RESISTENCIA DE DISEÑO DE PLACAS DE MADERA CONTRACHAPADA 4.1 Requisitos del material La manufactura de las placas de madera contrachapada que vayan a ser sometidas a acciones, deberán cumplir con las especificaciones de la norma NMX-C- 326 (ref. 4) “Madera Contrachapada de Pino”.
Las propiedades de resistencia y rigidez de estos productos, deberán ser determinadas experimentalmente para el tipo de acción a que vayan a estar sometidos en la estructura y su comportamiento estructural deberá estar sujeto a criterios aprobados por la Administración. Cuando las placas se utilicen para soportar cargas en estructuras permanentes deberán ser del Tipo 3 definido en la ref. 4 (exterior a prueba de agua) y la calidad de las chapas exteriores deberá ser C o D de acuerdo con esa misma referencia. En el Apéndice A se presentan las propiedades de la sección para una serie de combinaciones adecuadas de chapas para placas de madera contrachapada. Las propiedades de la sección para cualquier otro tipo de combinación deberán ser calculadas a partir de los grosores de las chapas utilizadas con el procedimiento ahí descrito.
4.2 Orientación de los esfuerzos Las placas de madera contrachapada son un material ortotrópico y, por lo tanto, las propiedades efectivas de la sección usadas en los cálculos serán las correspondientes a la orientación de la fibra de las chapas exteriores prevista en el diseño.
4.3 Resistencia a carga axial 4.3.1 Resistencia a tensión La resistencia de diseño, T R , a tensión paralela al canto de una placa de madera contrachapada se calculará como TR = FRf tu A1 (4.1) donde f tu = f tu’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); A1 área efectiva de la sección transversal en la dirección considerada (Apéndice A); y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
4.3.2 Resistencia a compresión La resistencia de diseño, P R , a compresión paralela al canto de una placa de madera contrachapada restringida contra el pandeo se calculará como 387
PR = FRf cu A1
(4.2)
donde f cu = f cu’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1). A1 área efectiva de la sección transversal en la dirección considerada (Apéndice A); y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
4.3.3 Resistencia a tensión o compresión a un ángulo exteriores
con la fibra de las chapas
Los valores especificados de resistencia a tensión o compresión para esfuerzos aplicados a 45 grados con respecto a la fibra de las chapas exteriores serán los de la tabla 2.3. Para los cálculos se utilizará el grosor neto, t, de la placa. Para ángulos entre 0 y 45 grados con respecto a la orientación de la fibra en las chapas exteriores puede hacerse una interpolación lineal entre el producto del área y el valor modificado de resistencia para la dirección paralela y el producto similar para el ángulo de 45 grados. Para ángulos entre 45 y 90 grados puede hacerse una interpolación lineal entre el producto del área y el valor modificado de resistencia correspondientes a 45 grados y el producto similar para la dirección perpendicular.
4.4 Placas en flexión 4.4.1 Flexión con cargas normales al plano de la placa La resistencia de diseño, M P , de una placa de madera contrachapada sujeta a flexión por cargas perpendiculares al plano de la placa se determinará con la ecuación Mp = FRf f u S1
(4.3)
donde f fu = f f u’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); S1 módulo de sección efectivo de la placa (Apéndice A); y FR se tomará igual a 0.9 (tabla 2.4).
4.4.2 Flexión con cargas en el plano de la placa La resistencia de diseño, MQ , de una placa de madera contrachapada sujeta a flexión por cargas en su plano y que esté adecuadamente arriostrada para evitar pandeo lateral se calculará como M Q F R f tu
t p d ² 6
(4.4)
donde f tu = f tu’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); tp grosor efectivo de la placa de madera contrachapada (Apéndice A); 388
d peralte del elemento; y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
4.5 Resistencia a cortante 4.5.1 Cortante en el plano de las chapas debido a flexión La resistencia de diseño a cortante en el plano de las chapas, V R1 , para placas sujetas a flexión se calculará como V R1 F R
I b Q
f ru
(4.5)
donde f ru = f ru’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); I b Q
FR
constante para cortante por flexión (Apéndice A); y se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
4.5.2 Cortante a través del grosor La resistencia de diseño a cortante a través del grosor, V R2 , de una placa de madera contrachapada se calculará como VR2 = FRf vgu A (4.6) donde f vgu = f vgu’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); A área total de la sección transversal de la placa; y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
4.6 Aplastamiento La resistencia de diseño al aplastamiento normal al plano de las chapas, N R , se calculará como NR = FRf nu Aa (4.7) donde f nu = f nu’ KhKd (secciones 2.4 y 2.4.1); Aa área de la superficie de apoyo; y FR se tomará igual a 0.9 (tabla 2.4).
5. DEFLEXIONES Las deflexiones calculadas tomando en cuenta los efectos a largo plazo no deberán exceder de los siguientes límites: 389
a) Para claros menores a 3.5 m, una flecha vertical igual al claro entre 240 o el claro entre 480 cuando se afecten elementos no estructurales. b) Para claros mayores a 3.5 m, una flecha vertical igual al claro entre 240 + 5 mm o el claro entre 480 + 3 mm cuando se afecten elementos no estructurales, como se indica en la sección 4.1 de las Normas Técnicas Complementaras sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones. Las deflexiones de elementos tanto de madera maciza como de madera contrachapada deberán calcularse bajo las cargas de diseño, considerando un factor de carga igual a la unidad. Como módulo de elasticidad se tomará el valor promedio, E 0.50. Los efectos diferidos se calcularán multiplicando la deflexión inmediata debida a la parte de la carga que actúe en forma continua por1.75, si la madera se instala en condición seca(CH 18 por ciento)y por 2.0, si se instala en condición húmeda(CH>18 por ciento).
5.1 Madera maciza Las deflexiones inmediatas de vigas se calcularán utilizando las fórmulas usuales de mecánica de sólidos basadas en la hipótesis de un comportamiento lineal elástico
5.2 Madera contrachapada Las deflexiones de las placas de madera contrachapada sometidas a cargas transversales a su plano, o de las vigas con alma de madera contrachapada y patines de madera maciza, deberán calcularse utilizando las fórmulas apropiadas basadas en la hipótesis de un comportamiento elástico. El módulo de elasticidad presentado en la tabla 2.3 puede ser usado para todos las calidades de madera contrachapada de pino que cumplan con los requisitos de la sección 4.1. El mismo valor es aplicable independientemente de la dirección de la fibra en las chapas exteriores. Para las vigas con alma de madera contrachapada, la deflexión total calculada deberá ser igual a la suma de las deflexiones debidas a momentos y debidas a cortante. Cuando se calcule la deflexión por cortante en forma separada de la deflexión por flexión el valor del módulo de elasticidad podrá incrementarse en 10 por ciento En los cálculos deberán utilizarse los valores de las propiedades efectivas de las placas. Estos valores se calcularán considerando que únicamente contribuyen a resistir las cargas las chapas con la dirección de la fibra paralela al esfuerzo principal. Los valores de las propiedades efectivas (grosor, área, módulo de sección, momento de inercia y primer momento de área) de las placas de madera contrachapada para una combinación adecuada de chapas se presentan en el Apéndice A.
390
Cuando se use cualquier otro tipo de placa, deberán calcularse los valores reales de las propiedades de la sección sin incluir las chapas con la dirección de la fibra perpendicular al esfuerzo principal, y multiplicarse estos valores por los factores C indicados en la tabla A.1 del Apéndice A para obtener los valores efectivos de la sección transversal. Los efectos diferidos se tomarán en cuenta de la misma forma que para miembros de madera maciza.
6. ELEMENTOS DE UNIÓN 6.1 Consideraciones generales 6.1.1 Alcance Este capítulo proporciona procedimientos para dimensionar uniones con clavos, pernos, pijas y placas dentadas o perforadas.
6.1.2 Resistencia a cortante Cuando un elemento de unión o un grupo de elementos de unión produzca fuerza cortante en un miembro, la resistencia a cortante de diseño determinada de acuerdo con la sección 3.2.4, se calculará con base en la dimensión d e en lugar de d. La dimensión d e se define como la distancia, medida perpendicularmente al eje del miembro, desde el extremo del elemento de unión o grupo de elementos de unión hasta el borde cargado del miembro.
6.2 Clavos 6.2.1 Alcance Los valores de resistencia dados en esta sección son aplicables únicamente a clavos de caña lisa que se ajusten a la norma NMX-H- 64 “Clavos cilíndricos” (ref. 5). Los valores para clavos de otras características deberán ser aprobados por la Administración.
6.2.2 Configuración de las uniones Las uniones clavadas deberán tener como mínimo dos clavos. Los espaciamientos entre clavos serán tales que se evite que la madera forme grietas entre dos clavos próximos, entre sí, o de cualquiera de los clavos a los bordes o extremos de la unión. La longitud de penetración en el miembro principal deberá ser igual a por lo menos la mitad de la longitud del clavo. El grosor de la pieza lateral, t 1 , deberá ser igual a por lo menos un sexto de la longitud del clavo, reduciendo la resistencia de la unión de acuerdo con el factor J gc . 391
6.2.3 Dimensionamiento de uniones clavadas con madera maciza La resistencia lateral de diseño de clavos hincados perpendicularmente a la fibra deberá calcularse de acuerdo con la sección 6.2.3.1. La resistencia a la extracción de clavos se considerará nula en todos los casos, exceptuando lo indicado en la sección 6.2.3.2. 6.2.3.1
Resistencia lateral
La resistencia lateral de diseño de una unión clavada, N ru , deberá ser mayor que o igual a la carga actuante de diseño, y se obtendrá por medio de la expresión Nru = FRNu n
(6.1)
Donde Nu = Nu’ JhJdJgcJaJdpJpJdi (sección 2.4.2); Nu’ valor especificado de resistencia por clavo (tabla 6.1); n número de clavos; y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
392
6.2.3.2
Resistencia a extracción de clavos lanceros
La resistencia a la extracción de clavos lanceros, T R , se calculará con la expresión TR = 0.10 Nru (6.2) donde Nru deberá ser calculada de acuerdo con la sección 6.2.4.
6.2.4 Dimensionamiento de uniones clavadas con madera contrachapada La resistencia de diseño bajo cargas laterales de una unión clavada con piezas laterales de madera contrachapada, Nru , deberá calcularse de acuerdo con lo indicado en la sección 6.2.3.1 utilizando el valor de N u’ especificado en la tabla 6.2.
6.3 Pernos y pijas 6.3.1 Requisitos comunes 6.3.1.1
Contacto entre las piezas unidas
Las uniones con pernos y pijas deberán realizarse de manera que exista contacto efectivo entre las piezas unidas. Si el contenido de humedad es superior a 18 por ciento, al efectuarse el montaje de la estructura en cuestión deberán hacerse inspecciones a intervalos no superiores a seis meses hasta verificar que los movimientos por contracciones han dejado de ser significativos. En cada inspección deberán apretarse los elementos de unión hasta lograr un contacto efectivo entre las caras de las piezas unidas. 6.3.1.2 Agujeros Los agujeros deberán localizarse con precisión. Cuando se utilicen piezas metálicas de unión, los agujeros deberán localizarse de manera que queden correctamente alineados con los agujeros correspondientes en las piezas de madera. 6.3.1.3
Grupos de elementos de unión
Un grupo de elementos de unión está constituido por una o más hileras de elementos de unión del mismo tipo y tamaño, dispuestas simétricamente con respecto al eje de la carga.
393
Tabla 6.1 Resistencia lateral especificada para clavos de alambre, Nu’ a) Estilo delgado (comunes) Nu’, kg mm 38 45 51 64 76 89 102 114 127 140 152
pulg. 1½ 1¾ 2 2½ 3 3½ 4 4½ 5 5½ 6
Diámetro, D mm 2.0 2.3 2.7 3.1 3.4 3.8 4.5 4.5 4.9 4.9 5.3
38 45 51 64 76 89 102 114 127 140 152 178 203
1½ 1¾ 2 2½ 3 3½ 4 4½ 5 5½ 6 7 8
2.2 2.7 3.1 3.4 3.8 4.1 4.9 5.3 5.7 6.2 6.7 7.2 7.8
Longitud, l
Coníferas
Latifoliadas Grupo I
24 25 35 48 60 76 107 107 127 127 149
36 46 63 83 100 125 175 175 207 207 242
28 40 51 60 73 83 113 130 148 171 196 222 256
42 63 83 100 125 145 207 242 280 332 387 447 525
394
Grupo II
Grupo III Grupo IV 32 30 19 41 38 25 57 52 35 75 67 45 90 79 53 113 96 64 158 129 86 158 129 86 183 150 100 183 150 100 210 172 115 b Estilo grueso americano 38 35 22 57 52 32 75 67 43 90 79 53 113 96 64 131 110 73 183 150 100 210 172 115 239 195 130 277 226 151 317 259 173 359 294 196 413 338 225
Tabla 6.2 Resistencia lateral especificada para uniones con piezas laterales de madera contrachapada, Nu’ Grosor del Longitud del contrachapado clavo, l mm mm pulg. a) Clavo de alambre estilo delgado (comunes) 9 51 2 13, 16 64 2½ 19, 21 76 3 b) Clavo de alambre estilo grueso (americano) 9 51 2 13, 16 64 2½ 19, 21 76 3
Nu’ kg
40 50 60
45 55 65
Una hilera de elementos de unión está constituida por: a) Uno o más pernos del mismo diámetro, bajo cortante simple o múltiple, colocados paralelamente a la dirección de la carga; o b) Una o más pijas de las mismas características, bajo cortante simple, colocadas paralelamente a la dirección de la carga. Cuando los elementos de unión se coloquen en tresbolillo y la separación entre hileras adyacentes sea menor que la cuarta parte de la distancia entre los elementos más próximos de hileras adyacentes, medida paralelamente a las hileras, las hileras adyacentes se considerarán como una sola hilera en relación con la determinación de la resistencia del grupo. Para grupos con un número par de hileras, esta regla se aplicará a cada pareja de hileras. Para grupos con un número non de hileras, se aplicará el criterio que resulte más conservador. 6.3.1.4
Rondanas
Se colocará una rondana entre la cabeza o la tuerca del elemento de unión y la madera, con las características generales dadas en la tabla 6.3. Las rondanas podrán omitirse cuando la cabeza o la tuerca del elemento se apoyen directamente sobre una placa de acero. El área de las rondanas de pernos que estén sujetos a tensión deberá ser tal que el esfuerzo de aplastamiento no sea superior a la resistencia de diseño en compresión perpendicular a la fibra de la madera calculada según la sección 3.5. Si se utilizan rondanas de acero, su grosor no deberá ser inferior a 1/10 del diámetro de rondanas circulares, ni inferior a 1/10 de la dimensión mayor de dispositivos de forma rectangular.
6.3.2 Requisitos particulares para pernos 6.3.2.1
Consideraciones generales
Los datos de capacidad de pernos de las siguientes secciones son aplicables únicamente si los materiales empleados son aceros de bajo carbono especificados en la norma NMX-H-47 “Tornillos con cabeza hexagonal” ref. 6). 395
Los valores tabulados de capacidades corresponden a un solo plano de cortante. Los agujeros para alojar los pernos deberán taladrarse de manera que su diámetro no exceda al del perno en más de 2 mm, ni sea menor que el diámetro del perno más 1mm. 6.3.2.2
Grosores efectivos de las piezas
a) Piezas laterales de madera 1) 2) 3)
En uniones en cortante simple se tomará como grosor efectivo el menor valor del grosor de las piezas. En uniones en cortante doble se tomará como grosor efectivo el menor valor de dos veces el grosor de la pieza lateral más delgada o el grosor de la pieza central. La capacidad de uniones de cuatro o más miembros se determinará considerando la unión como una combinación de uniones de dos miembros.
Tabla 6.3 Dimensiones mínimas de rondanas para uniones con pernos y pijas Tipo de rondana
Diámetro del perno o pija D, mm
Uso
Rondana circular delgada de acero
No utilizable para aplicar cargas a tensión al perno o pija.
Rondana cuadrada de placa de acero
Utilizable para aplicar cargas de tensión o en uniones soldadas
Rondana circular de placa de acero
Para cualquier uso, salvo casos en que cargas de tensión produzca esfuerzos de aplastamiento excesivos en la madera.
Rondana de hierro fundido con perfil de cimacio
Para casos en que se requiera rigidez
12.7 15.9 19.1 22.2 25.4 12.7 15.9 19.1 22.2 25.4 12.7 19.1 22.2 12.7 15.9 19.1 22.2 2.54
Diámetro o lado de la rondana Do, mm 35 45 50 60 65 65 70 75 85 90 65 70 85 65 75 90 100 100
Grosor to, mm 3 4 4 4 4 5 6 6 8 10 5 6 8 13 16 19 22 25
b) Piezas laterales metálicas Las piezas laterales metálicas deberán tener un espesor mínimo de 3mm. Se dimensionarán de manera que sean capaces de resistir las cargas que transmiten.
396
6.3.2.3
Espaciamiento entre pernos
a) Espaciamiento entre pernos de una hilera En hileras de pernos paralelas a la dirección de la carga, los espaciamientos mínimos, medidos desde los centros de los pernos, serán: 1) 2)
Para cargas paralelas a la fibra, cuatro veces el diámetro de los pernos. Para cargas perpendiculares a la fibra, el espaciamiento paralelo a la carga entre pernos de una hilera dependerá de los requisitos de espaciamiento de la pieza o piezas unidas, pero no será inferior a tres diámetros.
b) Espaciamiento entre hileras de pernos 1) 2)
3)
Para cargas paralelas a la fibra, el espaciamiento mínimo deberá ser igual a dos veces el diámetro del perno. Para cargas perpendiculares a la fibra, el espaciamiento deberá ser por lo menos 2.5 veces el diámetro del perno para relaciones entre grosores de los miembros unidos iguales a dos, y cinco veces el diámetro del perno, para relaciones iguales a seis. Para relaciones entre dos y seis puede interpolarse linealmente. No deberá usarse una pieza de e lme única cuando la separación entre hileras de pernos paralelas a la dirección de la fibra sea superior a 125mm.
c) Distancia a los extremos La distancia a los extremos no deberá ser inferior a: 1) 2) 3)
Siete veces el diámetro del perno para miembros de maderas latifoliadas de los grupos III y IV y de coníferas en tensión. Cinco veces el diámetro del perno para miembros de maderas latifoliadas de los grupos I y II en tensión. El valor mayor de cuatro veces el diámetro del perno o50 mm, para miembros en compresión, y para miembros cargados perpendicularmente a la fibra, de maderas de cualquier grupo.
d) Distancia a los bordes Para miembros cargados perpendicularmente a las fibras, la distancia al borde cargado será igual a por lo menos cuatro veces el diámetro del perno y la distancia al borde no cargado será igual a por lo menos el menor de los valores siguientes: 1.5 veces el diámetro del perno, o la mitad de la distancia entre hileras de pernos.
6.3.3 Resistencia de uniones con pernos 6.3.3.1
Resistencia lateral
La resistencia lateral de diseño de una unión con pernos, P ru , Q ru o Nru , deberá ser mayor o igual a la carga actuante de diseño y se obtendrá por medio de las siguientes expresiones: 397
Para carga paralela a la fibra Pru = FRnpPpu n
6.3)
Para carga perpendicular a la fibra Qru = FRnpQpu n
6.4)
Para cargas a un ángulo con respecto a las fibras N ru
P ru Qru P ru sen ² Qru cos ²
6.5)
donde np número de planos de cortante; Ppu = Ppu’ JhJgJd sección 2.4.2); Qpu = Qpu’ JhJgJd sección 2.4.2); Ppu’ resistencia especificada por perno para cargas paralelas a la fibra tabla 6.4); Qpu’ resistencia especificada por perno para cargas perpendiculares a la fibra tabla 6.5); n número de pernos en un grupo; y FR se tomará igual a 0.7 tabla 2.4). 6.3.3.2
Resistencia a cargas laterales y axiales combinadas
Las resistencias tabuladas corresponden a cargas que actúan perpendicularmente al eje del perno. Si el perno está sujeto a una componente paralela a su eje, deberá considerarse esta componente en su dimensionamiento. Además, deberán instalarse rondanas capaces de resistir dicha componente.
398
Tabla 6.4 Valores de Ppu’ por plano de cortante para cargas paralelas a la fibra con piezas laterales de madera en uniones con pernos, kg Diámetro perno Grosor efectivo mm
6.4
9.5
12.7
15.9
19.1
22.2
25.4
mm
Latifoliadas Coníferas
Grupo I
Grupo II
Grupo III
Grupo IV
38
146
204
182
120
100
64
185
235
216
149
119
87
185
235
216
159
137
mayor que 140
185
235
216
159
137
38
278
389
353
206
153
64
337
481
425
274
227
87
395
517
477
313
252
mayor que 140
407
517
477
351
303
38
371
598
509
275
205
64
547
749
671
457
345
87
607
868
766
493
408
140
728
924
852
621
492
mayor que 190
728
924
852
627
541
38
465
749
637
345
257
64
783
1 092
989
580
432
87
877
1 214
1 083
728
588
140
1 080
1 448
1 335
858
694
190
1 141
1 448
1 335
982
807
mayor que 240
1 141
1 448
1 335
982
848
38
558
899
765
414
308
64
940
1 514
1 289
697
520
87
1 211
1 633
1 471
948
706
140
1 415
2 045
1 798
1 143
939
190
1 646
2 089
1 927
1 321
1 056
240
1 646
2 089
1 927
1 417
1 201
mayor que 290
1 646
2 089
1 927
1 417
1 224
38
649
1 045
889
481
359
64
1 093
1 760
1 498
810
604
87
1 485
2 115
1 918
1 102
821
140
1 793
2 535
2 246
1 469
1 223
190
2 072
2 822
2 603
1 650
1 337
240
2 224
2 822
2 603
1 875
1 488
mayor que 290
2 224
2 822
2 603
1 915
1 653
38
742
1 196
1 018
551
604
64
1 250
2 014
1 714
927
691
87
1 699
2 696
2 330
1 260
939
140
2 242
3 109
2 772
1 859
1 511
190
2 527
3 661
3 218
2 038
1 671
240
2 876
3 695
3 408
2 272
1 824
mayor que 290
2 911
3 695
3 408
2 507
2 007
399
Tabla 6.5 Valores de Qpu’ por plano de cortante para cargas perpendiculares a la fibra con piezas laterales de madera o metal en uniones con pernos, kg Diámetro perno
Grosor efectivo
mm
mm
6.4
38 64 87 mayor que 140
82 125 131 131
125 166 166 166
108 153 153 153
59 87 108 108
49 72 97 97
9.5
38 64 87 mayor que 140
131 198 255 288
206 305 365 365
179 263 337 337
89 142 179 238
72 120 148 214
12.7
38 64 87 140 mayor que 190
175 289 359 515 515
281 432 552 653 653
239 376 476 602 602
119 200 257 373 425
97 163 216 308 383
15.9
38 64 87 140 190 mayor que 240
219 368 478 689 807 807
352 580 721 1 024 1 024
300 505 625 926 944 944
149 251 341 486 627 666
121 204 277 404 516 516
38 64 87 140 190 240 mayor que 290
263 442 601 885 1 106 1 164 1 164
423 713 909 1 324 1 477 1 477 1 477
360 606 793 1 140 1 363 1 363 1 363
179 301 409 610 774 946 960
145 245 333 511 640 778 865
22.2
38 64 87 140 190 240 mayor que 290
305 514 699 1 029 1 312 1 572 1 572
492 828 1 111 1 575 1 996 1 996 1 996
419 705 958 1 360 1 760 1 841 1 841
208 350 476 743 926 1 121 1 297
169 285 387 622 770 925 1 087
25.4
38 64 87 140 190 240 mayor que 290
349 588 800 1 225 1 537 1 869 2 058
563 948 1 288 1 850 2 383 2 612 2 612
479 806 1 096 1 605 2 050 2 410 2 410
238 401 544 876 1 094 1 311 1 538
193 326 443 712 916 1 087 1 268
19.1
Coníferas
Latifoliadas Grupo I
400
Grupo II
Grupo III
Grupo IV
6.3.4 Requisitos particulares para pijas 6.3.4.1
Consideraciones generales
Los datos de capacidad de pijas de las siguientes secciones son aplicables únicamente si los materiales empleados son aceros de bajo carbono especificados en la norma NMX-H-23 “Tornillos de acero para madera” ref. 7). Los valores tabulados de capacidades corresponden a una sola pija en extracción o en cortante simple. 6.3.4.2
Colocación de las pijas en las uniones
a) Taladros para alojar las pijas Los taladros para alojar las pijas deberán satisfacer los siguientes requisitos: 1) 2)
El taladro guía para la caña deberá tener el mismo diámetro que la caña y su profundidad deberá ser igual a la longitud del tramo liso de ésta. El taladro guía para el tramo con rosca deberá tener un diámetro entre 65 y 85 por ciento del diámetro de la caña para maderas latifoliadas del grupo I, a 60 a 75 por ciento del diámetro de la caña para maderas latifoliadas del grupo II, y a 40 a 70 por ciento del diámetro de la caña para maderas de los grupos III y IV y coníferas. En cada grupo los porcentajes mayores se aplicarán a las pijas de mayor diámetro. La longitud del taladro guía será por lo menos igual a la del tramo con rosca.
b) Inserción de la pija El tramo roscado deberá insertarse en su taladro guía haciendo girar a la pija con una llave. Para facilitar la inserción podrá recurrirse a jabón o algún otro lubricante, siempre que éste no sea a base de petróleo. c) Espaciamientos Los espaciamientos y las distancias a los bordes y los extremos para uniones con pijas deberán ser iguales a los especificados en la sección 6.3.2.3 para pernos con un diámetro igual al diámetro de la caña de la pija en cuestión. 6.3.4.3
Penetración de las pijas
En la determinación de la longitud de penetración de una pija en un miembro deberá deducirse del tramo roscado la porción correspondiente a la punta.
401
6.3.5 Resistencia de uniones con pijas 6.3.5.1
Resistencia a la extracción
a) Resistencia a tensión de la pija La resistencia de las pijas determinadas con base en la sección correspondiente a la raíz de la rosca deberá ser igual o mayor que la carga de diseño. b) Resistencia de pijas hincadas perpendicularmente a la fibra La resistencia a la extracción de diseño de un grupo de pijas hincadas perpendicularmente a la fibra o determinada con la ecuación 6.6 deberá ser igual o mayor que la carga de diseño. Pre = FR Ye lp n (6.6) donde Ye = Ye’ JhJdJgp ( sección 2.4.2); Ye’ resistencia especificada de extracción por unidad de longitud de penetración tabla 6.6); lp longitud efectiva efectiva de penetración de la parte roscada de la pija en el miembro que recibe la punta; n número de pijas en el grupo; y FR se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4). c) Resistencia de pijas hincadas paralelamente a la fibra La resistencia de pijas hincadas paralelamente a la fibra deberá tomarse igual a la mitad de la correspondiente a las pijas hincadas perpendicularmente a la fibra. 6.3.5.2
Resistencia lateral
a) Longitud de penetración, l p, para el cálculo de resistencia lateral Las longitudes máximas de penetración utilizadas en la determinación de la resistencia lateral, Pru y Qru de pijas, no deberán exceder los valores dados en la tabla 6.7. b) Pijas hincadas perpendicularmente a la fibra La resistencia lateral de diseño de un grupo de pijas, P ru , Q ru o N ru , deberá ser igual o mayor que el efecto de las cargas de diseño y se calcularán de acuerdo con las siguientes expresiones: Para carga paralela a la fibra Pru = FR A1 n Yu
6.7)
402
Tabla 6.6 Resistencia especificada especificada a la extracción extracción de pijas, Ye’, kg/cm Diámetro mm 6.4 7.9 9.5 11.1 12.7 15.8 19.0 22.2 25.4
Coníferas
pulg. 1
/4 /16 3 /8 7 /16 1 /2 5 /8 3 /4 7 /8 1 5
34 47 61 74 86 110 132 154 176
Latifoliadas Grupo II Grupo III 70 40 90 55 110 70 129 84 147 97 182 123 215 148 248 172 279 195
Grupo I 120 149 177 205 231 280 329 375 420
35 48 62 75 88 112 135 157 179
Grupo IV 14 24 34 43 53 70 87 104 119
Tabla 6.7 Valores máximos máximos de la longitud longitud de penetración, lp, para cálculo de resistencia lateral Latifoliadas Coníferas Grupo Grupo Grupo Grupo I II III IV Longitud de penetración
10D
8D
9D
10D
11D
Tabla 6.8 Valores especificados de resistencia resistencia lateral para cargas paralelas a la fibra fibra en pijas, Yu’, kg/cm² Latifoliadas Coníferas Grupo Grupo Grupo Grupo I II III IV 3.0 31 54 42 33 25
Yu’
Para carga perpendicular a la fibra Qru = PruJn
( 6.8)
Para carga a un ángulo con respecto a la fibra N ru
P ru Qru P ru sen 2 Qru cos2
donde Yu = Yu’ JnJdJgpJg sección 2.4.2); Yu’ valor especificado tabla 6.8); 403
( 6.9)
Jn Al n FR
factor de modificación por carga perpendicular a la fibra (tabla 2.16); superficie de apoyo de la pija, igual a D lp; número de pijas en un grupo; y se tomará igual a 0.7 (tabla 2.4).
c) Pijas hincadas paralelamente a la fibra La resistencia lateral de pijas hincadas paralelamente a la fibra, deberá tomarse igual a 0.67 de los valores correspondientes para pijas hincadas perpendicularmente a la fibra. No es aplicable el factor de incremento por pieza lateral metálica, Jgp .
6.4 Uniones con placas dentadas o perforadas 6.4.1 Consideraciones Consideraciones generales Se entiende por uniones con placa dentada o perforada, uniones a base de placas de pequeño calibre en las que la transferencia de carga se efectúa por medio de dientes formados en las placas o por medio de clavos. Las placas deberán ser de lámina galvanizada con las propiedades mínimas indicadas en la norma NMX-B-009, “Láminas de acero al carbón galvanizadas por el proceso de inmersión en caliente para uso general” ( ref. 8). Las uniones deberán detallarse de manera que las placas en los lados opuestos de cada unión sean idénticas y estén colocadas en igual posición. Cuando se trate de placas clavadas deberá entenderse el término “clavo” en lugar de “diente”.
Para que sean aplicables las reglas de dimensionamiento de las siguientes secciones deberán satisfacerse las siguientes condiciones: a) Que la placa no se deforme durante su instalación; b) Que los dientes sean perpendiculares a la superficie de la madera; c) Que la madera bajo las placas no tenga defectos ni uniones de “cola de pescado”; y d) Que el grosor mínimo de los miembros unidos sea el doble de la penetración de los dientes.
6.4.2 Dimensionamiento El dimensionamiento de uniones a base de placas dentadas o perforadas podrá efectuarse por medio de cualquiera de los siguientes procedimientos: a) Demostrando experimentalmente que las uniones son adecuadas, mediante pruebas de los prototipos de las estructuras en que se utilicen dichas uniones. Las pruebas deberán realizarse de acuerdo con los lineamientos que establezca la Administración. 404
b) Determinando las características de las placas requeridas de acuerdo con las capacidades de las placas obtenidas por medio de las pruebas que especifique la Administración.
7. EJECUCIÓN DE OBRAS 7.1 Consideraciones generales Las indicaciones dadas en esta sección son condiciones necesarias para la aplicabilidad de los criterios de diseño dados en estas Normas. Cuando la madera se use como elemento estructural, deberá estar exenta de infestación activa de agentes biológicos como hongos e insectos. Se permitirá cierto grado de ataque por insectos, siempre que éstos hayan desaparecido al momento de usar la madera en la construcción. No se admitirá madera con pudrición en ningún estado de avance. Se podrá usar madera de coníferas de clases A o B o maderas latifoliadas de calidad estructural.
7.2 Normas de calidad La calidad de la madera de coníferas se regirá por la norma NMX-C- 239, “Calificación y clasificación visual para madera de pino en usos estructurales” ref. 1). Para madera de especies latifoliadas deberá utilizarse norma NMX-C-409- ONNCCE, “Clasificación visual para maderas latifoliadas de uso estructural” ref. 2).
7.3 Contenido de humedad Antes de la construcción, la madera deberá secarse a un contenido de humedad apropiado y tan parecido como sea práctico al contenido de humedad en equilibrio promedio de la región en la cual estará la estructura. La tabla 7.1 indica la relación existente entre humedad relativa, temperatura del bulbo seco y contenido de humedad en equilibrio de la madera maciza de coníferas. Los valores de contenido de humedad en equilibrio para madera contrachapada y para madera maciza de latifoliadas se calculan de los datos de esta tabla como se indica al pie de la misma.
405
Tabla 7.1 Contenido de humedad en equilibrio de la madera maciza de coniferas1 de acuerdo con la humedad relativa y la temperatura de bulbo seco Humedad relativa, % 45 50 55 60 65 70 72 75 80 mayor que 80
Rango de temperatura del bulbo seco, GradosF° (°C) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40) 32 a 104 (0 a 40)
Contenido de humedad en equilibrio ( 0.5 %) 8.3 9.1 10.0 10.8 11.8 12.9 14.2 15.8 17.8 20.3
1
Los valores de contenido de humedad en equilibrio para madera contrachapada y madera maciza de latifoliadas son aproximadamente 2 por ciento más bajos que los dados en la tabla. Si el contenido de humedad de la madera excede el límite indicado en estas Normas para la madera seca (18 por ciento), el material solamente podrá usarse si el riesgo de pudrición en el tiempo que dure el secado es eliminado. La madera deberá ser almacenada y protegida apropiadamente, contra cambios en su contenido de humedad y daño mecánico, de tal manera que siempre satisfaga los requerimientos de la clase estructural especificada.
7.4 Protección a la madera Se cuidará que la madera esté debidamente protegida contra cambios de humedad, insectos, hongos, y fuego durante toda la vida útil de la estructura. Podrá protegérsele ya sea por medio de tratamientos químicos, recubrimientos apropiados, o prácticas de diseño adecuadas. Los preservadores solubles en agua o en aceite utilizados en la preservación de madera destinada a la construcción deberán cumplir con las especificaciones de la norma NMX-C178-ONNCCE “Preservadores para madera – Clasificación y requisitos” (ref. 9). Cuando se usen tratamientos a presión deberá cumplirse con la clasificación y requisitos de penetración y retención de acuerdo con el uso y riesgo esperado en servicio indicado por la norma NMX-C-322 “Madera Preservada a Presión – Clasificación y Requisitos” (ref. 10).
406
Para disminuir el riesgo de ataque por termitas se deberán tomar en cuenta las indicaciones para prevenir el ataque por termitas subterráneas y termitas de madera seca en construcciones con madera de la norma NMX-C- 222 “Prevención de Ataque por Termitas” (ref. 11).
7.5 Pendiente mínima de los techos La superficie de los techos deberá tener una pendiente mínima de 3 por ciento hacia las salidas del drenaje para evitar la acumulación de agua de lluvia. Deberán revisarse periódicamente estas salidas para mantenerlas libres de obstrucciones.
7.6 Tolerancias Las tolerancias en las dimensiones de la sección transversal de un miembro deberán conformar con los requerimientos prescritos en la norma NMX-C-224-ONNCCE “Dimensiones de la madera aserrada para su uso en la construcción” (ref. 3). Cuando se utilicen miembros de dimensiones distintas a las especificadas en la norma, las dimensiones de la sección transversal de un miembro no serán menores que las de proyecto en más de 3 por ciento.
7.7 Transporte y montaje El ensamblaje de estructuras deberá llevarse a cabo en tal forma que no se produzcan esfuerzos excesivos en la madera no considerados en el diseño. Los miembros torcidos o rajados más allá de los límites tolerados por las reglas de clasificación deberán ser reemplazados. Los miembros que no ajusten correctamente en las juntas deberán ser reemplazados. Los miembros dañados o aplastados localmente no deberán ser usados en la construcción. Deberá evitarse sobrecargar, o someter a acciones no consideradas en el diseño a los miembros estructurales, durante almacenamiento, transporte y montaje, y esta operación se hará de acuerdo con las recomendaciones del proyectista.
8. RESISTENCIA AL FUEGO 8.1 Medidas de protección contra fuego 8.1.1 Agrupamiento y distancias mínimas en relación a protección contra el fuego en viviendas de madera Las especificaciones de diseño relacionadas con esta sección, deberán tomar como base las indicaciones de la norma NMX-C-145 “Agrupamiento y distancias mínimas en relación a protección contra el fuego en viviendas de madera” (ref. 12).
407
8.1.2 Determinación de la resistencia al fuego de los elementos constructivos La determinación de la resistencia al fuego de los muros y cubiertas deberá hacerse de acuerdo con lo especificado en la norma NMX-C- 307 “Resistencia al fuego. Determinación” ref. 13).
8.1.3 Características de quemado superficial de los materiales de construcción Las características de quemado superficial de los materiales utilizados como recubrimiento se deberán determinar de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-C- 294 “Determinación de las características del quemado superficial de los materiales de construcción” (ref. 14).
8.2 Diseño de elementos estructurales y ejecución de uniones 8.2.1 Diseño de elementos estructurales aislados En el diseño de elementos aislados deberá proporcionarse una resistencia mínima de 30 minutos a fuego, de acuerdo a lo especificado en la norma NMX-C- 307 “Resistencia al fuego. Determinación” (ref. 13), pudiendo emplearse métodos de tratamiento, recubrimientos, o considerando la reducción de sección de las piezas.
8.2.2 Ejecución de uniones Cuando se diseñe una estructura con juntas que transfieran momentos o fuerzas concentradas importantes de un elemento a otro, se deberá tener especial cuidado en el comportamiento de dichas juntas, ya que como efecto de elevadas temperaturas, pueden presentarse asentamientos o plastificación parcial o total de los elementos de unión que causen redistribución de cargas.
9. PANELES ESTRUCTURALES 9.1 Introduccion Este capitulo aplica para estructuras formadas a base de paneles de madera, donde los paneles están constituidos por postes de madera estructural colocados con una separación máxima a centro de 61cm, y cubiertos con hojas de madera contrachapada, en uno o ambos lados del muro. En este tipo de estructuras se considera que la carga vertical y fuera del plano, para el caso de muros expuestos a viento, esta soportada por los postes de madera, y las fuerzas cortantes generadas por fuerzas laterales serán resistidas por las hojas se madera contrachapada.
9.2 Métodos de análisis y diseño En estructuras continuas donde el principal elemento estructural son los muros a base de paneles ligeros de madera, el análisis se puede relizar mediante el modelado de los postes que conforman los muros, asi como modelando las hojas de madera contrachapada que se coloque en una o dos caras. 408
Alternativamente, se puede utilizar el método simplificado o el método estatico para determinar las fuerzas que deberá resistir cada muro de la estructura, al igual que en las estructuras de mamposteria, y posteriormente se deberán comparar dichas fuerzas contra la resistencia del muro. La resistencia de los paneles depende de varios factores, tales como el tipo de madera que se utiliza, el tamaño y la separación de los postes metálicos, el espesor de la madera contrachapada, y del tamaño y separación de los clavos tanto en el perímetro de la hoja de madera como al centro, teniendo un mayor impacto en la resistencia la separación en el extremo.
9.3 Resistencia lateral de los paneles de madera La resistencia lateral de diseño por metro línea de los muros se puede determinar mediante experimentación, métodos analisticos, o de la siguiente tabla 9.1. Tabla 9.1. Resistencia cortante de los paneles Espesor de la madera contrachapada
Clavos Prof. minima
(cm)
(pulgadas)
0.80 0.98
5/16 3/8
3.5 4.0
1.11
7/16
1.2 1.27
15/32 1/2
Resistencia a cortante del panel en kg/m Tamaño
de penetracion (diametro)
Separacion de los clavos (cm) 15
4
7.5
2
6d (0.113"x2") 8d (0.131"x2.5")
330.5 367.2
495.7 550.8
642.6 716.0
826.2 936.4
4.0
8d (0.131"x2.5")
440.6
642.6
826.2
1074.1
4.5 4.5
10d (0.148"x3") 10d (0.148"x3")
477.4 569.2
697.7 844.6
899.6 1101.6
1175.0 1413.7
Postes de madera con cubierta de hojas de carton de yeso de 1.27cm de espesor 1.27 1/2 4.5 10d (0.148"x3") 256.0 380.25
495.72
636.17
Los valores mostrados en la tabla 9.1 son para la cubierta instalada en un lado del panel, si se instala cubierta en ambos lados del panel se sumara la resistencia de las dos cubiertas instaladas. Los postes de madera se deberán instalar a una separación máxima de 41cm para cubiertas con espesor de 0.98cm o menor, y como sepracion de hasta 61cm para cubiertas de espesor mayor, y los clavos no deberán tener separaciones mayores a 15cm. Los clavos deberán ser galvanizados. Los paneles deberán tener doble poste en los extremos, y deberán tener anclajes en los extremos, disenados para resistir las componentes de tensión y compresión que se generan en cada extremo por la tendencia del panel a rotar. Asimismo, se debean considerar anclajes intermedios de menor tamaño para fijar el panel. La longitud del panel es considerada como la longitud del muro que no tiene vanos, por lo que las secciones de muros entre vanos se consideran como paneles independientes.
409
9.4 Calculo de la deformación lateral del panel. Para el caso de estructuras analizadas manualmente, la deformación lateral del panel se calcula con la siguiente ecuación:
Donde v es la fuerza cortante lateral, h es la altura del panel, E es el modulo de eslaticidad de los postes, A es el área de la sección transveral de los postes del panel, b es la longitud del panel, G es el modulo elástico a cortante de la cubierta, t es el espesor de la cubierta, d a es el corrimiento del ancla el cual es especificado por el proveedor del ancla, pero en caso de no contar con el dato utilizar 0.32cm.
()
Donde Vclavo es el cortante que le corresponde a cada clavo, se divide el cortante del panel dado en kg/m, entre el numero de clavos por metro lineal.
10. REFERENCIAS 1. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Calificación y clasificación visual para madera de pino en usos estructurales. NMX-C-239-1985. México, D.F., 1985. 2. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Clasificación visual para maderas latifoliadas de uso estructural. NMX-C-409-ONNCCE-1999. México, D.F., 1999. 3. NMX-C-224-ONNCCE-2001 Industria de la construcción – Vivienda de madera y equipamiento urbano – Dimensiones de la madera aserrada para su uso en la construcción. 4. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Madera contrachapada de pino. NMX-C-326-1978. México, D. F., 1978 5. SECOFI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Clavos cilíndricos. NMX-H-641960. México, D.F., 1960. 6. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Tornillos con cabeza hexagonal. NMX-H-47-1988. México, D.F., 1988 con concordancia a DIN-601, DIN-931, ISO 4014, ISO 4016. 7. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Tornillos de acero para madera. NMX-H-23-1976. México, D.F., 1976. 8. SECOFI (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Láminas de acero al carbón galvanizadas por el proceso de inmersión en caliente para uso general. NMX-B-9-1996. México, D.F., 1996. 9. NMX-C-178-ONNCCE-2001 Industria de la construcción – Preservadores para madera – Clasificación y requisitos. 10. NMX-C-322-ONNCCE-2003Industria de la construcción – Madera preservada a presión – Clasificación yrequisitos. 11. (SECOFI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Prevención de ataque por termitas. NMX-C-222- 1983. México, D.F., 1983.
410
12. (SECOFI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Agrupamiento y distancias mínimas en relación a protección contra el fuego en viviendas de madera. NMX-C-145-1982. México, D.F., 1982. 13. (SECOFI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Resistencia al fuego. Determinación. NMX-C-307- 1982. México, D.F., 1982. 14. (SECOFI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial). Determinación de las características del quemado superficial de los materiales de construcción. NMX-C-294-1980. México, D.F., 1980. 15. NMX-C-409-ONNCCE-1999 Industria de la construcción – Elementos de madera – Clasificación visual para maderas latifoliadas de uso estructural 16. NMX-C-410-ONNCCE-1999Industria de la construcción – Vivienda de madera – Retención y penetración desustancias preservadoras en madera – Métodos de prueba. 17. NMX-C-411-ONNCCE-1999Industria de la construcción – Vivienda de madera – Especificaciones decomportamiento para tableros a base de madera de uso estructural 18. NMX-C-419-ONNCCE-2001 Industria de la construcción – Preservación de maderas – Terminología. 19. NMX-C-434-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Pisos de madera sólida – Clasificación yespecificaciones. 20. NMX-C-438-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Tableros contrachapados de madera de pino yotras coníferas – Clasificación y especificaciones. 21. NMX-C-439-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Tableros contrachapados de madera de pino yotras coníferas – Propiedades físicas – Métodos de ensayo. 22. NMX-C-440-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Tableros contrachapados de madera de pino yotras coníferas – Propiedades mecánicas – Métodos de ensayo. 23. NMX-C-443-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Madera – Contenido de humedad de la madera –Método de ensayo. 24. NMX-C-446-ONNCCE-2006Industria de la construcción – Vivienda de madera y equipamiento urbano –Métodos de ensayo para determinar las propiedades mecánicas de la madera detamaño estructural.
411
APÉNDICE A – PROPIEDADES EFECTIVAS DE LA SECCIÓN PARA UNA SERIE DE COMBINACIONES ADECUADAS DE CHAPAS PARA PLACAS DE MADERA CONTRACHAPADA A.1 Aplicación En este apéndice se presentan las propiedades efectivas de la sección que pueden ser utilizadas en el diseño estructural con placas de madera contrachapada. Las placas de madera contrachapada pueden ser fabricadas con un número de combinaciones diferentes de chapas, para cada uno de los diversos grosores nominales de las placas. Se entiende por grosor nominal, la designación comercial del grosor de las placas o de las chapas. El grosor real de las placas puede variar ligeramente, dependiendo de la tolerancia en manufactura y la combinación de chapas empleada. Para determinar las propiedades de las diferentes secciones incluidas en este apéndice se consideraron chapas con grosores nominales comerciales disponibles en México actualmente. Se incluyen únicamente las cuatro combinaciones que se estima son más convenientes para el uso estructural, de los seis grosores nominales comerciales más comúnmente producidos en el país. Las propiedades de la sección dadas en la tabla B son para diseños realizados de acuerdo con las especificaciones de estas Normas y para placas de madera contrachapada de una calidad y comportamiento estructural que cumplan con los requisitos de la sección 4.1 de las mismas.
A.2 Propiedades de la sección Las propiedades de la sección incluidas enla tabla B para flexión, tensión, compresión y cortante en el plano de las chapas se calcularon considerando únicamente las chapas con la fibra paralela a la dirección del esfuerzo. Para tomar en cuenta la contribución de las chapas con la dirección de la fibra perpendicular al esfuerzo, se multiplicaron los valores de las propiedades así obtenidos por las constantes C de la tabla A.1. Para los cálculos de resistencia a cortante a través del grosor deberá utilizarse el área total de la sección transversal de la placa de madera contrachapada. El cálculo de las propiedades de esta sección se realizó utilizando el siguiente procedimiento: La suma de los grosores nominales de las chapas para una combinación particular se disminuyó en 0.8 mm en forma simétrica, para tener en cuenta las tolerancias en grosor comunes en procesos de fabricación con control de calidad adecuado. Al valor del grosor disminuido se le llama grosor neto. Para las placas con la fibra en las chapas exteriores paralelas al esfuerzo se consideró que las chapas con menor grosor eran las exteriores. Para las placas con la fibra en las chapas exteriores perpendicular al esfuerzo, se tomaron como grosores disminuidos, los de las chapas transversales contiguas a las exteriores. En ambos casos el cálculo resulta en la condición más conservadora. 412
Tabla A.1 Valores de C para obtener las propiedades efectivas de las placas de madera contrachapada Número de chapas 3 chapas
Módulo Momento Orientación de de sección inercia 90° 2.0 1.5
4 chapas y más
90°
1.2
1.2
Todas las chapas
0°
1.0
1.0
Los grosores de las chapas consideradas se mantuvieron dentro de los siguientes límites:
Tabla A.2 Límites en grosores de chapas 1) Grosor mínimo de chapa
2.5 mm (excepto como se indica en 4, 5 y 6) 2) Grosor máximo de chapas 3.2 mm (excepto exteriores como se indica en 7) 3) Grosor máximo de chapas interiores 6.4 mm 4) Chapas transversales que pueden usarse en placas con 5 chapas de 12 mm de grosor
2.1 mm
5) Cualquier chapa que se desee en placas con 5 chapas con grosor menor que 12 mm
1.6 mm
6) Chapas centrales en placas de 5 chapas
1.6 mm
7) Las placas de 5 chapas con 19 mm de grosor nominal deberán tener todas las chapas del mismo grosor
4.0 mm
413
TABLA B
GROSORES DE LAS CHAPAS Y PROPIEDADES EFECTIVAS DE LA SECCIÓN PARA LAS PLACAS DE MADERA CONTRACHAPADA SIN PULIR PROPIEDADES DE LA SECCI N POR UN METRO DE ANCHO GROSOR DE LAS C H CHAPAS T A
G
D
N
M
O
C
M
O A
R
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A O
O E
D
C A
O O
E F
R
S
CHAPAS EXTERIORES PERPENDICULARES AL ESFUERZO
F
C
H
A
P S
CHAPAS EXTERIORES PARELEAS AL ESFUERZO
E
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S T A
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N T
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T E
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m m 9 9 9 9 12 12 12 12 16 16 16 16 19 19 19 19 22 22 22 22 25 25 25 25
3 3 5 5 3 5 5 5 5 5 5 5 5 7 7 7 5 5 7 7 5 7 7 7
mm
mm
3.18 3.18 1.59 2.12 3.18 2.54 2.54 3.18 2.54 2.54 3.18 3.18 3.97 2.54 2.54 3.18 2.54 3.18 3.18 2.54 3.18 2.54 3.18 3.18
2.54 3.18 1.59 2.12 6.35 2.54 2.12 2.12 3.18 3.97 3.97 3.18 3.97 2.54 3.18 2.54 5.56 4.76 2.54 3.97 6.35 4.76 3.97 3.18
mm
2.54 1.59 1.59 2.54 1.59 3.97 2.54 1.59 3.18 3.97 3.18 2.54 3.18 5.56 6.35 3.97 2.54 6.35 3.18 3.18 4.76
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8.10 8.74 8.10 9.27 11.90 10.95 11.06 11.39 14.61 14.75 15.08 15.08 19.05 18.25 18.90 19.54 20.95 21.43 21.12 21.27 24.61 24.92 23.83 24.62
0.43 0.56 0.49 0.50 0.56 0.59 0.68 0.72 0.83 0.68 0.72 0.87 1.11 1.08 0.94 1.19 0.98 1.19 1.35 0.94 1.19 1.06 1.19 1.51
42.86 50.56 49.29 50.36 55.66 58.76 68.26 71.56 82.56 68.26 71.55 87.46 111.16 105.46 93.66 119.26 98.46 119.16 153.06 93.66 119.16 106.46 119.26 150.86
8.57 12.14 7.44 10.85 20.08 15.55 15.96 18.81 23.75 23.53 28.47 28.81 45.29 36.96 36.71 46.25 37.74 47.50 53.62 42.34 55.92 57.23 59.32 67.86
3.20 5.31 3.02 5.03 11.97 8.52 8.83 10.72 17.36 17.37 21.49 21.76 44.11 33.78 34.70 45.20 39.56 50.91 56.64 45.05 58.83 66.34 70.70 83.55
56.11 63.95 61.17 73.77 94.15 87.30 85.19 87.11 113.16 121.23 123.15 118.18 148.86 148.86 137.56 139.41 164.61 164.24 147.31 156.57 194.30 179.13 173.86 169.51
0.17 0.24 0.24 0.34 0.56 0.43 0.34 0.34 0.56 0.71 0.71 0.56 0.71 0.68 0.87 0.58 1.53 0.87 0.58 1.11 1.19 1.35 1.11 0.87
17.46 23.86 23.86 34.45 55.55 42.85 34.46 34.45 55.66 71.46 71.45 55.66 71.46 58.25 57.45 68.26 103.26 87.26 68.26 111.16 119.06 134.85 111.16 87.46
1.52 2.85 4.19 4.91 15.43 6.77 5.52 4.91 16.88 18.43 15.17 14.56 23.59 24.33 30.55 24.33 48.31 42.06 23.53 44.08 63.85 66.00 49.19 44.65
0.07 0.17 1.03 1.24 2.14 1.99 1.98 1.24 8.05 8.92 6.63 6.37 13.11 16.04 21.12 16.04 38.37 31.71 20.85 35.70 58.28 68.50 42.98 40.79
414
46.32 43.34 49.72 53.94 43.34 85.63 81.71 71.85 76.75 97.29 125.92 126.97 126.92 138.62 136.66 145.47 145.58 159.15 178.91 160.31 178.80
PARTICIPANTES GOBIERNO ESTATAL
SECRETARÍA DE INFRAESTRUCTURA Y DESARROLLO URBANO DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA (SIDUE). ING. MANUEL GUEVARA MORALES SECRETARIO DE SIDUE, B.C. ARQ. GERMAN JESUS LIZOLA MARQUEZ SUBSECRETARIO DE SIDUE, B.C. ARQ. CARLOS LÓPEZ RODRÍGUEZ DIRECTOR DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL DE SIDUE, B.C. ARQ. JOSÉ GPE. RODRÍGUEZ RESENDIZ JEFE DEL DEPARTAMENTO DE PLANEACIÓN URBANA Y REGIONAL DE SIDUE , B.C. ARQ. ANAHI ESTRADA TORRES ANALISTA DE ESTUDIOS URBANOS DE SIDUE, B.C. ARQ. HAYDE MARTINEZ ESPINOZA DIRECTOR DE ESTUDIOS Y PROYECTOS DE LA SIDUE, B.C. ARQ. JESÚS CISNEROS MÉNDEZ COORDINADOR EJECUTIVO DE ESTUDIOS Y PROYECTOS DE LA SIDUE, B.C. ARQ. CESAR CUEVAS CESEÑA DELEGADO DE SIDUE EN ENSENADA, B.C. ING. JORGE ARREDONDO URIBE DELEGADO DE SIDUE EN TECATE, B.C. ING. GABRIEL ARVIZU LOYOLA DELEGADO DE SIDUE EN TIJUANA, B.C.
GOBIERNO MUNICIPAL
DEPENDENCIAS MUNICIPALES EN EL ESTADO . ING. MARCO ANTONIO GONZÁLEZ ARECHIGA DIRECTOR DE INFRAESTRUCTURA DEL MUNICIPIO DE ENSENADA, B.C. ARQ. JOSÉ MANUEL HERRERA DE LEÓN DIRECTOR DE ADMINISTRACIÓN URBANA MUNICIPAL DE MEXICALI, B.C. ING. GABRIEL VÁZQUEZ MURILLO DIRECTOR DE ADMINISTRACIÓN URBANA MUNICIPAL, TECATE, B.C. ARQ. MIRTA YOLANDA VALENZUELA ZAMORANO DIRECTOR DE ADMINISTRACIÓN URBANA MUNICIPAL DE TIJUANA, B.C. ARQ. DANIEL RUBIO DIAZ DE LA VEGA DIRECTOR DEL INSTITUTO METROPOLITANO DE PLANEACIÓN, TIJUANA, B.C. ING. JOSÉ CARLOS GAY GONZÁLEZ SECRETARIO DE ADMINISTRACIÓN URBANA MUNICIPAL DE PLAYAS DE ROSARITO, B.C. ARQ. ARMANDO DÍAZ HOEFLICH DIRECTOR DEL INSTITUTO MUNICIPAL DE PLANEACIÓN, PLAYAS DE ROSARITO, B.C.
C O L E G I O S
COLEGIOS DE ARQUITECTOS EN BAJA CALIFORNIA. C. ARQ. MANUEL LASTRA RIVERA PRESIDENTE DEL COLEGIO DE ARQUITECTOS DE ENSENADA A.C. ARQ. ADOLFO GIL RÍOS PRESIDENTE DEL COLEGIO DE ARQUITECTOS PROFESIONALES DE ENSENADA A.C. ARQ. BENJAMÍN OCAMPO TORRES PRESIDENTE DEL COLEGIO DE ARQUITECTOS DE MEXICALI, A.C. ARQ. JORGE MORENO LÓPEZ PRESIDENTE COLEGIO DE ARQUITECTOS DEL MUNICIPIO DE MEXICALI, A.C. ARQ. IVÁN SÁNCHEZ ÁLVAREZ PRESIDENTE DEL COLEGIO DE ARQUITECTOS DE TECATE, A.C.
